研究人员开发了一种模型，可用于预测一个国家完全转向可再生能源、摆脱化石燃料发电的储能需求。该模型为政策制定者提供了在制定近期决策和参与长期能源系统规划时使用的关键信息。

论文《长期产能扩张能源规划中的储能建模：意大利系统分析，”发表在储能杂志。

“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，难以获得负担得起的天然气，意大利的能源系统遭受了严重打击，”该研究论文的合著者、同事安德森·德·奎罗斯（Anderson de Queiroz）说道。北卡罗来纳州立大学土木、建筑和环境工程教授。

“这引发了关于意大利如何使其能源系统更加强大的问题。我们的目标是开发一个模型，使我们能够确定意大利完全摆脱化石燃料并满足电力需求时的能源存储需求。和可再生资源”。

能源存储是这个难题的关键部分，因为可再生能源，例如太阳能或风能，并不总是以相同的速率产生能量。例如，您需要能够存储由太阳能这样您就可以在晚上没有阳光的时候使用这些能量。

为了更好地了解能源系统的储能需求，研究人员修改了名为 Temoa 的现有优化模型。

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如何变化。例如，夏季白天较长时，太阳能发电量会增加，但夜间太阳能发电量仍会下降。

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

捕捉可再生能源生产的日常和季节性波动能源消耗使研究人员能够创建更详细的能源系统模型，这使他们能够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存储？需要多少能量存储才能满足需求？

“我们修改后的模型清楚地表明，增加储能容量对于意大利电力行业脱碳至关重要，但它也提供了一些详细的见解，”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% 存储在短期储能设备中。”

“短期储能”一词有些令人困惑。它不是指多长时间存储设备可以储存能量。相反，它指的是设备可以维持其最大功率输出的时间。例如，运行一小时的2千瓦设备可以释放2千瓦的电力，持续1小时，而运行3小时的2千瓦设备可以释放2千瓦的电力，持续3小时。能够在四小时或更短时间内释放最大功率输出的储能系统通常被认为是短期储能装置。

de Queiroz 表示：“我们对短期储能设备的预测是由能源系统的储能需求以及根据最近的成本预测和估计，这些设备是满足这些需求的最具成本效益的方式这一事实驱动的。”说。

但是，虽然本文重点关注意大利，但研究人员为此工作开发的修改模型可用于预测任何能源系统的储能需求。

“随着世界转向可再生能源，我们需要找到解决其可变性的方法，”德奎罗斯说。

“储能设备使我们能够灵活地适应能源生产的波动，同时也为我们提供了满足能源需求所需的可靠性。像我们在这里演示的模型为政策制定者提供了关于其长期目标的重要见解。储能需要。”

更多信息：Matteo Nicoli 等人，长期产能扩张能源规划中的储能建模：对意大利系统的分析，储能杂志（2024）。DOI：10.1016/j.est.2024.113814