研究人員開發了一種模型，可用於預測一個國家完全轉向再生能源、擺脫化石燃料發電的儲能需求。該模型為政策制定者提供了在製定近期決策和參與長期能源系統規劃時使用的關鍵資訊。

論文《長期產能擴張能源規劃中的儲能建模：義大利系統分析，」發表在儲能雜誌。

「我們將這項研究的重點放在義大利的能源系統上，因為近年來，由於俄羅斯入侵烏克蘭，難以獲得負擔得起的天然氣，義大利的能源系統遭受了嚴重打擊，」該研究論文的合著者、同事安德森‧德‧奎羅斯（Anderson de Queiroz）說。

「這引發了關於義大利如何使其能源系統更加強大的問題。我們的目標是開發一個模型，使我們能夠確定義大利完全擺脫化石燃料並滿足電力需求時的能源儲存需求。和再生資源」。

能源儲存是這個難題的關鍵部分，因為再生能源，例如太陽能或風能，並不總是以相同的速率產生能量。例如，您需要能夠儲存由太陽能這樣您就可以在晚上沒有陽光的時候使用這些能量。

為了更了解能源系統的儲能需求，研究人員修改了名為 Temoa 的現有最佳化模型。

具體來說，研究人員修改了模型，以考慮再生能源生產在一天中的不同時間和一年中的不同時間如何變化。例如，夏季白天較長時，太陽能發電量會增加，但夜間太陽能發電量仍會下降。

研究人員也考慮了一天中不同時間和不同季節的能量消耗變化。例如，如果人們使用空調，在炎熱的夏季午後，能源消耗可能會增加。

捕捉再生能源生產的日常和季節性波動能源消耗使研究人員能夠創建更詳細的能源系統模型，這使他們能夠更好地回答有關係統能源儲存需求的問題。有多少再生能源可以重新儲存？需要多少能量儲存才能滿足需求？

「我們修改後的模型清楚地表明，增加儲能容量對於義大利電力產業脫碳至關重要，但它也提供了一些詳細的見解，」德奎羅斯說。“例如，該模型表明意大利需要能夠將其發電量的約 10% 存儲在短期儲能設備中。”

「短期儲能」一詞有些令人困惑。它不是指多長時間儲存裝置可以儲存能量。相反，它指的是設備可以維持其最大功率輸出的時間。例如，運作一小時的2千瓦設備可以釋放2千瓦的電力，持續1小時，而運作3小時的2千瓦設備可以釋放2千瓦的電力，持續3小時。能夠在四小時或更短時間內釋放最大功率輸出的儲能係統通常被認為是短期儲能裝置。

de Queiroz 表示：“我們對短期儲能設備的預測是由能源系統的儲能需求以及根據最近的成本預測和估計，這些設備是滿足這些需求的最具成本效益的方式這一事實驅動的。”說。

但是，雖然本文重點關注義大利，但研究人員為此工作開發的修改模型可用於預測任何能源系統的儲能需求。

「隨著世界轉向再生能源，我們需要找到解決其可變性的方法，」德奎羅斯說。

「儲能設備使我們能夠靈活地適應能源生產的波動，同時也為我們提供了滿足能源需求所需的可靠性。像我們在這裡演示的模型為政策制定者提供了關於其長期目標的重要見解。儲能需要。

更多資訊：Matteo Nicoli 等人，長期產能擴張能源規劃中的儲能建模：對義大利系統的分析，儲能雜誌（2024）。DOI：10.1016/j.est.2024.113814