現在建設中で認可の進んだ段階にあるすべての高電圧送電線が 2030 年までに米国西部で建設されれば、新しい再生可能エネルギープロジェクトの建設が可能になり、米国西部の二酸化炭素排出量は 73% 減少するでしょう。2005年と比較して。

エネルギー生成コストも、これらのプロジェクトのほとんどが建設されない参考ケースと比較して、2030 年までに 32% 減少すると予想されます。

これらは次の結果です新しいレポートエネルギー省太平洋岸北西部国立研究所によるもので、米国西部における新しい送電および再生可能エネルギープロジェクトがどのような影響をもたらすかを研究している。経済的利益そして減らす二酸化炭素排出量。このレポートは「西部相互接続ベースライン調査」と呼ばれ、2024 年 9 月 13 日に発行されました。このレポートは国家送電計画調査の一部です。

「西部相互接続ベースライン調査では、グリッド西部送電網の安定性と信頼性を維持しながら、将来の送電および再生可能エネルギープロジェクトがどのように炭素排出量を削減し、費用を節約するかを検討するための業界で最も信頼できるデータです」と、PNNL のスタッフ電力システム研究エンジニアであり、この論文の筆頭著者であるコンスタンティノス・オイコノモ氏は述べています。勉強。

米国全土で 70 万マイルを超える送電線が、次のような発電機からエネルギーを輸送しています。化石燃料発電所、原子力発電所、風力発電所と太陽光発電所、エネルギー貯蔵システム、水力発電所。この電力網のバックボーンにより、エネルギーが都市、近隣地域、そして最終的には個々の消費者に分配されるようになります。

最近、DOE は、送電の拡大が、より多くの再生可能エネルギーを統合し、エネルギー生成コストを削減し、送電網運用からの炭素排出量を削減するのにどのように役立つかを研究しています。この取り組みを支援するために、PNNL チームは、西部 16 州とカナダ 2 州に電力を供給する送電網である西部相互接続のために進行中の主要な新規送電プロジェクトの影響のみを考慮したベースライン分析を実施しました。

より多くの送電、再生可能エネルギーのモデリング

新しい送電と再生可能エネルギーの影響を調査するために、研究チームは現在開発または認可の進んだ段階にある 12 の送電プロジェクトを組み込んだ西部相互接続のモデルを構築しました。これら 12 のプロジェクトにより、新たな送電距離が 3,000 マイル以上追加され、ワイオミング州などの地域と南カリフォルニア、ネバダ、アリゾナ西部が接続されます。

研究者らはさらに、この新しい送電容量を利用して建設される可能性のある風力発電や太陽光発電プロジェクト、エネルギー貯蔵システムを追加した。2024 年 7 月の時点で、Western Interconnection には 30 ギガワットの風力発電、38 GW の太陽光発電、14 GW のエネルギー貯蔵が設置されています。報告書のシナリオでは、2030年までにさらに35GWの風力発電、31GWの太陽光発電、12GWのエネルギー貯蔵が追加されることになる。

研究者らは、より多くの送電と 68 GW の再生可能エネルギーを備えた西部相互接続の新しいモデルを使用して、典型的な年のエネルギー需要と発電量をシミュレーションしました。シミュレーションには、時間帯、気温、気象条件によって電力需要と発電量が増減する現実的な条件が含まれていました。研究者らは、エネルギーの生成と輸送のコストが年間でどのように変動するかも調べた。

このモデルは、2030 年までに送電網に統合されるより安価な再生可能エネルギーを増やすことで、既存の化石発電所の発電量の 15% を置き換え、二酸化炭素排出量を 73% (2005 年のレベルと比較して) 削減できることを示しました。発電コストも 32% 低下します。

さらに、新しい送電線は、現在太平洋岸北西部の水力発電所から一部のエネルギーを輸入しているカリフォルニア州などの州に新たなエネルギー輸入の機会をもたらします。南西部に新しい送電線ができれば、カリフォルニア州はニューメキシコ州とワイオミング州の風の強い地域から風力エネルギーを輸入できるようになる、と報告書は指摘している。

「私たちは、さまざまな発電構成のもと、さまざまな運転時間で電力が実際にどのように送電網を通過するかを示す電力潮流の事例を開発したため、西部連系網の送電網計画担当者はこれらの研究事例を将来の計画に活用できます」と電力システム責任者のナデル・サマーン氏は述べた。PNNL の研究エンジニアであり、研究の共著者。

安定した送電網を実現する再生可能エネルギー

研究者らはまた、この仮想的な将来の西部相互接続が重大な障害に耐えられるかどうかを調べたいと考えていました。彼らは、発電の喪失と送電の喪失という 2 つのシナリオを検討しました。

どちらの障害も、2030 年 7 月 29 日午後 4 時に発生するようにシミュレートされました。研究者らがこの日を選んだのは、これまでの分析で、人々がエアコンをオンにする真夏に電力需要がピークに達する傾向があることが示唆されているためだ。彼らは午後4時を選びました。なぜなら、太陽が夕方に沈み始める午後遅くに太陽光発電が低下し始めるからです。

最初の緊急シナリオでは、アリゾナ州の原子力発電所が 2 基の発電ユニットを失うことになるが、これは「2 ～ 3 基の大型火力発電所」に相当するとサマーン氏は述べた。この損失は送電網に大きな打撃を与え、数千の顧客の停止につながる可能性があります。

研究者らは、再生可能エネルギーの割合が高い送電網ではエネルギー貯蔵システムが作動し、大きな発電損失から送電網を守るために必要な安定性を提供することを発見した。

「発電機が停止する前に、エネルギー貯蔵システムは充電を行っています。しかし、システムがその発電を失うと、エネルギー貯蔵装置には充電を停止し、送電網を安定させるために発電量を増やすのに十分なエネルギーが蓄えられています」とサマーン氏は述べた。

2 番目の緊急シナリオでは、オレゴン州南部からカリフォルニア北部に 3,100 MW を供給する送電線が故障します。この場合も同様に、既存のネットワークをサポートする新しい送電線によって送電網は安定しており、代替経路を通じて電力の経路が変更されます。

国家送電計画調査

PNNLの送電アドバイザー、ポール・ウェザービー氏は、新報告書は「電力会社、開発者、信頼性作業グループによる慎重な計画があれば、新しい送電線と再生可能エネルギーが需要の大幅な増加でも送電網の安定を維持できることを示している」と述べた。

また、さまざまな送電拡大シナリオを調査し、政策立案者に推奨事項を提供する DOE の国家送電計画 (NTP) 研究もサポートしています。Western Interconnection Baseline Study は、今年後半に公開予定の NTP 研究で使用されるモデルの「ベース ケース」として機能します。

DOEのグリッド展開局が主導し、PNNLおよび国立再生可能エネルギー研究所と協力して行われたNTP調査は、電力需要家に広範な利益をもたらす送電オプションを特定し、地域および地域間の送電計画プロセスに情報を提供し、地域間および国家戦略を特定することを目的としている。システムの信頼性を維持しながら脱炭素化を加速します。

NTP 研究は、新たな経済的利益に関するこの最新レポートを含む、いくつかの関連レポートによって補完されています。伝染 ; 感染そして再生可能エネルギープロジェクトは、米国西部と、市場と運営慣行、および地域間の再生可能エネルギーゾーンに関する以前の 2 つのレポートをもたらす予定です。