p A energia solar térmica acaba sendo a chave para a China cumprir seus compromissos climáticos. Um novo estudo investiga a melhor combinação de energias renováveis ​​para fornecer o menor custo para operadores de sistema de energia em duas das províncias da China mais adequadas para aumentar a escala de energia renovável. p Os operadores de sistemas de energia da China devem investir em energia renovável para cumprir os compromissos climáticos. A energia eólica e fotovoltaica são as energias renováveis ​​de menor custo, mas eles só fornecem energia quando está ventando ou fazendo sol. Por contraste, energia solar concentrada mais cara (CSP), que pode armazenar sua energia solar de forma relativamente barata, e por longos períodos, pode fornecer energia a qualquer momento, dia ou noite.

p Surpreendentemente, O CSP mais caro pode, em última análise, ser menos oneroso para um sistema de energia com muita energia renovável devido ao seu envio flexível durante o dia ou a noite.

p O estudo descobriu que se o CSP fosse substituído por entre 5 e 20 por cento da energia fotovoltaica e eólica planejada nas províncias de Gansu e Qinghai, isso traria o maior benefício para os operadores de sistemas de energia, reduzindo o corte de energia eólica e fotovoltaica enquanto reduz os custos operacionais de geradores de carvão de carga básica, isso deve aumentar e diminuir para melhorar a geração flutuante de energia solar e eólica.

p Estudos anteriores analisaram apenas os benefícios de flexibilidade de CSP do ponto de vista da maximização do ROI para potenciais investidores e desenvolvedores. O novo estudo ajuda a preencher uma lacuna na pesquisa econômica projetada para maximizar os benefícios de longo prazo do CSP para o sistema de energia em geral.

p Os legisladores chineses querem saber o melhor plano

p Uma equipe de pesquisa da Universidade Tsinghua de Pequim relatou suas descobertas na edição de julho da revista Applied Energy, em Justificativa econômica de concentrar a energia solar em sistemas de energia com alta penetração de energia renovável. Eles analisaram o custo-benefício de vários níveis de CSP no lugar da Variável planejada Energia renovável (VRE) como PV e vento.

p Em duas províncias em particular, Qinghai e Gansu, que planejam fornecer 83 por cento e 104 por cento, respectivamente, de sua carga máxima com VRE, os autores descobriram que substituir CSP por entre 5% e 20% do VRE resultaria no menor custo para o operador do sistema.

p Trabalhos anteriores desses pesquisadores forneceram esquemas de planejamento de sistemas de energia para os formuladores de políticas da China no NDRC.

p Autor principal, Prof. Chongqing Kang, que chefia o departamento de Engenharia Elétrica em Tsinghua, é o autor muito citado de mais de 300 estudos sobre energias renováveis ​​e planejamento e operação de sistemas de energia. Segundo autor, Professor Associado Ning Zhang, tem se concentrado na análise e otimização de energia renovável no sistema de energia.

p “Tivemos uma colaboração muito próxima com este governo, "O Prof. Kang disse à SolarPACES." Propusemos vários estudos de pesquisa antes sobre energia eólica e solar, e agora eles aumentaram o interesse em CSP, que ainda está em seu primeiro estágio de desenvolvimento. A razão para o interesse é que a China estabeleceu uma meta muito agressiva para energia renovável e eólica e fotovoltaica já estão em rápido desenvolvimento. Eles têm várias pessoas que se concentram em energia renovável no NDRC, que está sob o Departamento de Energia. "

p O estudo quantifica o "benefício nivelado" do CSP

p O estudo enfocou o benefício do CSP especificamente para os sistemas de energia em Qinghai e Gansu. Ambas as províncias têm excelentes recursos solares e boas oportunidades de localização para grandes usinas solares ou eólicas, e planos muito ambiciosos para a implantação de tecnologias eólica e solar.

p Qinghai planeja fornecer 82,3% da demanda de carga máxima com 13 GW combinados de VRE; de 3 GW de energia eólica e 10 GW de PV. A Gansu planeja fornecer 104,3 por cento da demanda de carga máxima de uma combinação de 27 GW de VRE; 20 GW de vento e 7 GW de energia solar fotovoltaica.

p Ao combinar o benefício econômico de CSP como um recurso de geração de energia renovável flexível que é capaz de despachar energia solar sob demanda e reduzir ainda mais a energia eólica e a redução de PV, eles derivam um valor de "benefício nivelado" para CSP.

p O estudo sugere um benefício adicional de energia e flexibilidade entre 18 e 30 centavos por quilowatt-hora se o CSP substituir entre 5% e até 20% da energia solar fotovoltaica e eólica proposta nessas províncias. O valor mais alto do benefício de energia e flexibilidade do CSP justifica seu custo de investimento relativamente mais alto.

p Confiante de que a imaturidade técnica de CSP é temporária

p O estudo chega em um momento de planos ousados ​​na China:literalmente dobrar a implantação global de CSP em 2018 de 5 GW até 2020. Após uma rodada de 1 GW de 18 projetos de demonstração, A China planeja construir 5 GW de CSP.

p Algumas metas iniciais na primeira rodada de projetos de demonstração se mostraram mais difíceis de alcançar do que o esperado. Vários projetos caíram, incapaz de atingir um marco inicial a tempo.

p Contudo, os autores estão muito confiantes de que essas dores do crescimento são superáveis, observando que CSP mal começou a implementação em comparação com PV e vento.

p "Nem todas as peças podem ser produzidas pela China neste momento, então o processo de aprendizagem no processo de construção é um pouco atrasado, "Kang disse. Eles enfatizaram que os problemas de inicialização do CSP não são insuperáveis:" eles ainda estão aprendendo; o desenvolvimento será mais rápido no futuro próximo. "

p Por que a China precisará de mais horas de armazenamento CSP

p Todo o CSP planejado da China inclui Armazenamento de Energia Térmica (TES). As notas do estudo:

p "Os sistemas TES em plantas CSP são atualmente menos caros (com custos de capital em torno de 20-70 $ / kWh) do que sistemas de armazenamento de energia de bateria (com custo de capital acima de $ 150 / kWh)"

p "CSP é uma nova tecnologia que pode ser despachada com flexibilidade, "Kang observou." Acho que a China não quer perder essa tecnologia. Então, os 20 projetos iniciais, por cerca de 1 GW de CSP, são para dizer como essa tecnologia funciona na China. "

p A necessidade de energia noturna da China é relativamente maior do que outras nações, enquanto as fábricas zumbem a noite toda em muitas regiões.

p "Uma sugestão informal anterior que fiz é que o armazenamento deve ser mais longo na China, "disse ele." Nas grandes cidades, como Pequim e Xangai, nossa carga é de cerca de 60 por cento à noite, quase como as grandes cidades dos EUA - mas no oeste da China, as fábricas operam 24 horas. A carga noturna é de cerca de 80 por cento do dia, realmente não desaparece, portanto, eles precisam de armazenamento de longa duração; pelo menos 10 horas. "

p Todo um sistema de energia é simulado. Dr. Zhang e Ph.D. o candidato Ershun Du do departamento de Engenharia Elétrica de Pequim na Universidade de Tsinghua ajudou a projetar o software de análise, usando dados de sistemas de energia do planejamento de expansão de geração e transmissão e dados de previsão de carga.

p "A ferramenta de análise ou software que usamos é um software desenvolvido internamente por nossa equipe; o GOPT é um software de sistema de operação de sistema de energia capaz de conduzir o despacho do sistema de energia durante todo o ano, considerando uma ampla gama de tipos de geração e CA / CA detalhado Rede de energia DC e regras práticas de despacho "Du explicou. "O software simula a operação do sistema de energia por um longo período de tempo usando uma quantidade suficiente de cenários de saída de VRE para que seja capaz de fornecer uma estimativa confiável sobre a economia da operação do sistema de energia com vento, PV e CSP. "

p Os dados vêm das plantas de planejamento de energia elétrica para cada província.

p "Conduzimos esta análise para simular se o investimento nas plantas CSP é econômico ou não na província de Qinghai e na província de Gansu, para justificar o quão grande ou quanto benefício as usinas de energia CSP podem trazer, "disse Du, que em 2017 foi um pesquisador visitante no NREL, onde estudos relacionados estimaram o valor que CSP traz para a rede dentro do Western US Interconnect.

p Descoberta:os benefícios do CSP superam os custos em ambas as províncias

p CSP trouxe o maior benefício para a província de Gansu, onde reduziria a redução da energia solar e eólica, mas também reduzir os custos para a geração de energia a carvão existente, cortando os custos de combustível, custos de rampa, e custos de start-stop, à medida que tenta preencher entre a energia solar e a eólica cada vez mais crescentes.

p Na província de Qinghai, o benefício seria menor. CSP seria construído em uma região de alto deserto, onde vários grandes rios nascem nas altas montanhas. "São dois sistemas de energia muito diferentes, e descobrimos que CSP tem mais benefícios na província de Gansu, porque a província de Qinghai já tem uma grande quantidade de Hydro, "Du explicou. Como CSP, hidro é despachável, tornando-o um "enchimento" igualmente bom com PV e vento.

p Em Gansu, o valor do benefício estava entre 24 e 30 centavos por quilowatt-hora de geração (0,238–0,300 $ / kWh). Em Quinghai, com abundante hidro, o valor do benefício nivelado estava abaixo de 20 centavos (0,177–0,191 $ / kWh).

p "Descobrimos que mesmo com um custo inicial mais alto para construir CSP, investir em CSP ainda é econômico em ambas as províncias por causa de seu alto benefício externo de acomodar a energia eólica e fotovoltaica que leva a um custo menor ao longo do tempo nas operações do sistema de energia, "concluiu Zhang." No entanto, Os subsídios do CSP ainda são necessários para internalizar o benefício para pagar seu pesado investimento.