研究人员开发模型来预测可再生能源的储能需求

研究人员开发了一种模型，可用于预测如果一个国家完全转向可再生能源，不再使用化石燃料发电，其能源储存需求将是多少。该模型为决策者提供重要信息，供其制定短期决策和参与长期能源系统规划时使用。

论文《长期产能扩张能源规划中的储能建模：意大利体系的分析》发表在《储能杂志》上。

“我们将这项研究的重点放在意大利的能源系统上，因为近年来，由于俄罗斯入侵乌克兰，意大利的能源系统难以获得廉价的天然气，因此遭受了严重损失，”该研究论文的共同作者，北卡罗来纳州立大学土木、建筑和环境工程副教授安德森德奎罗斯说。

“这引发了人们对意大利如何使其能源系统更加强大的疑问。我们的目标是开发一个模型，使我们能够确定如果意大利完全放弃化石燃料并用可再生资源满足其电力需求，其能源储存需求将是多少。”

能源储存是解决这一难题的关键，因为太阳能或风能等可再生能源并非始终以相同的速率产生能量。例如，您需要能够储存太阳能产生的能源，以便在晚上没有阳光时使用这些能源。

为了更好地了解能源系统的能源存储需求，研究人员修改了现有的优化模型Temoa。

具体来说，研究人员修改了模型，以考虑可再生能源生产在一天中的不同时间和一年中的不同时间会如何变化。例如，在夏季白天较长时，太阳能发电量会更高，但太阳能发电量在夜间仍会下降。

研究人员还考虑了一天中不同时间和不同季节的能源消耗变化。例如，如果人们使用空调，炎热的夏日午后能源消耗可能会增加。

通过捕捉可再生能源生产和能源消耗的每日和季节性波动，研究人员可以创建更详细的能源系统模型，从而更好地回答有关系统能源存储需求的问题。有多少可再生能源可以重新用于存储?需要多少能源存储才能满足需求?

“我们修改后的模型明确指出，增加能源储存容量对于意大利电力部门脱碳至关重要，但它也提供一些详细的见解，”德奎罗斯说。“例如，该模型表明，意大利需要能够将其发电量的约10%储存在短期能源储存设备中。”

“短期储能”这个术语有些令人困惑。它不是指储能设备可以储存能量多长时间。而是指设备可以维持其最大功率输出多长时间。例如，一个1小时的2千瓦设备可以释放2千瓦的功率1小时，而一个3小时的2千瓦设备可以释放2千瓦的功率3小时。可以释放最大功率输出4小时或更短时间的储能系统通常被视为短期储能设备。

“我们对短期储能设备的预测是基于近期成本预测和估算，既取决于能源系统的储能需求，也取决于这些设备是满足这些需求最具成本效益的方式这一事实，”deQueiroz说道。

不过，虽然本文的重点是意大利，但研究人员为此研究开发的修改模型可用于预测任何能源系统的能源存储需求。

“随着世界转向可再生能源，我们需要找到方法来解释其变化性，”德奎罗斯说。

“能源存储设备让我们能够灵活地适应能源生产的波动，同时也让我们拥有满足能源需求所需的可靠性。我们在这里展示的模型为政策制定者提供了有关其长期能源存储需求的重要见解。”