风能和太阳能与存储相结合可以在99.9％的时间内为电网供电

科学家们发现，精心设计的风能，太阳能和电池和燃料电池存储的组合几乎总能超过电力需求，同时保持低成本。

“这些结果打破了传统观念，认为可再生能源太不可靠和昂贵，”共同作者，UD地球，海洋和环境学院海洋科学与政策学院教授WillettKempton说。“关键是要获得正确的电源和存储组合-我们通过详尽的搜索完成-并正确计算成本。”

作者开发了一种计算机模型，以考虑280亿个可再生能源和储存机制的组合，每个组合都经过四年的历史小时天气数据和电力需求测试。该模型纳入了一个名为PJMInterconnection的大型区域网格内的数据，其中包括从新泽西州到伊利诺伊州的13个州，占美国总电网的五分之一。

与其他研究不同，该模型侧重于最小化成本，而不是将发电与电力使用相匹配的传统方法。研究人员发现，为了满足高需求但低风电时数的需求，在平均时间内产生的电量超过需要量，这比为多余的高需求储存多余电力要便宜。

存储相对昂贵，因为存储介质，电池或氢气罐，每存储一个额外的小时必须更大。

几项新发现之一是，一个非常大的电力系统几乎可以完全依靠可再生能源运行。

“例如，使用氢气储存，我们可以运行一个电力系统，今天可以满足72GW的需求，99.9%的时间，使用17GW的太阳能，68GW的海上风力和115GW的内陆风，“共同作者CoryBudischak说，他是特拉华州技术社区学院能源管理系的讲师和前UD学生。

GW(“千兆瓦”)是发电能力的量度。一个GW是200个大型风力涡轮机或250,000个屋顶太阳能系统的容量。可再生发电机必须具有比传统发电机更高的GW容量，因为风和太阳能不会始终产生最大值。

该研究揭示了严重依赖可再生能源的电力系统可能会是什么样子。风速和阳光照射因天气和季节而异，需要提高可靠性的方法。在这项研究中，可靠性通过以下方式实现：扩大可再生能源的地理区域，使用各种来源，采用存储系统，并在最后几个百分点的时间内，燃烧化石燃料作为备用。

在没有足够的可再生电力来满足电力需求的时候，该模型来自储存，并且在极少数时间内既没有可再生电力也没有储存电力，而是化石燃料。当生成的可再生能源超过需求时，该模型将首先填充储存，使用剩余的替代天然气来为家庭和企业供暖，只有在这些之后，才能将多余的能源浪费掉。

该研究使用了未经政府补贴的2030年技术成本估算，并将其与当今广泛使用的化石燃料生产成本进行了比较。化石燃料的成本包括燃料成本本身和记录的外部成本，例如由发电厂空气污染引起的人类健康影响。2030年风能和太阳能的预计资本成本约为当今风能和太阳能成本的一半，而维护成本预计大致相同。

“为了实现气候变化目标，在2030年实现90%或更高的可再生能源，为了实现减少80%至90%的电力部门温室气体二氧化碳的目标，可以节省经济成本，”作者观察到。

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