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美國的一個研究小組最近發(fā)表了一篇論文，試圖了解風力發(fā)電和太陽能發(fā)電的未來發(fā)展。

該研究分析了42個國家39年來的風力發(fā)電和太陽能發(fā)電的每小時發(fā)電數(shù)據(jù)。根據(jù)對沒有配套部署儲能系統(tǒng)的可再生能源發(fā)電設施的評估，最可靠的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)是風力發(fā)電設施，并且在72%到91%的發(fā)電期間可以滿足電力需求，而如果配套部署持續(xù)放電時間為12小時的電池儲能系統(tǒng)可以在83%到94%的發(fā)電時間內滿足電力需求。


然而研究發(fā)現(xiàn)，即使在滿足90%以上電力需求的系統(tǒng)中，每年也可能有數(shù)百個小時不能滿足電力需求。

該研究量化了額外電力的存儲和需求管理的裝機容量、儲能容量和利用率，以及區(qū)域聚合的好處。這些模型評估了儲能系統(tǒng)不同部署的三種場景（無、3小時和12小時）。


值得注意的是，研究人員得出的結論是，部署可以滿足1.5倍電力需求的風力發(fā)電和太陽能發(fā)電設施以及配套部署持續(xù)放電時間為3小時的儲能系統(tǒng)，能夠滿足一年中的200小時以外的所有需求。

Calderia公司之前的研究表明，美國能夠構建一個可靠的電網，該電網80%的電力來自風力發(fā)電和太陽能發(fā)電，并部署持續(xù)放電時間約為12小時的電池儲能系統(tǒng)，這種模型不需要建設額外的電網輸電基礎設施。

研究發(fā)現(xiàn)，土地面積較大的國家和地區(qū)可以構建可靠性更高的風力+太陽能,電網。對于沒有部署儲能系統(tǒng)的電網，土地面積每增加10倍，滿足能源需求的能力就會提高7.2%。

當增加持續(xù)放電時間為3小時甚至12小時的儲能系統(tǒng)時，這種模式開始出現(xiàn)。


上圖的左上角顯示了沒有配套部署儲能系統(tǒng)的標準發(fā)電量。它顯示出與美國各地區(qū)相關的可靠性顯線性增加。但是，如果部署持續(xù)放電時間3小時甚至12小時的儲能系統(tǒng)時，電網的發(fā)電量會增加50%，可靠性會顯著提高。

事實上，當查看上圖右下方的方框時，該方框具有12小時的電池儲能系統(tǒng)和1.5倍的標準發(fā)電量，風力發(fā)電和太陽能發(fā)電滿足電力需求的能力使研究中分析的所有國家和國都超過了97%；有幾個國家可以滿足100%的需求。

該研究表明，過剩的發(fā)電量和儲能系統(tǒng)的儲能容量存在一個權衡點，因為過剩的發(fā)電量增加10%相當于需要部署持續(xù)放電時間為3.9小時的儲能系統(tǒng)。

該研究表明，即使配套部署電池儲能系統(tǒng)，主要來自風力發(fā)電和太陽能發(fā)電的電力系統(tǒng)的電力需求缺口仍然會找到需要可調度資源的時期。盡管可以采用化石能源發(fā)電設施滿足電力需求，但這樣做在經濟上將變得具有挑戰(zhàn)性，因為這些燃料來源（煤炭和天然氣）的開采量正在下降。

此外，還需要氫氣、車用電池、核能和水力發(fā)電等技術來填補薄弱環(huán)節(jié)，這樣可以更充分地利用可再生能源。

如果研究發(fā)現(xiàn)，超出當前電力系統(tǒng)標準規(guī)模的“過大”風能和太陽能部署實際上是衡量部署規(guī)模的最佳方式，那么“過大”這個詞就有些用詞不當。

當這些能源項目的發(fā)電量超過電網的需求時，企業(yè)家和項目資產所有者無疑將會尋求更好地利用這些資源的方法。

耗能產業(yè)希望采用更多可再生能源，而通過這種方式，可以降低這些可再生能源設施的平均電價，并從必要的季節(jié)性電力過剩中創(chuàng)造出更高價值。 

原標題：可再生能源發(fā)電設施如何配置儲能系統(tǒng)可滿足大多數(shù)電力需求