Ветряные турбины и фотоэлектрические элементы (PV) получают все большее распространение во всем мире, что может способствовать снижению загрязнения воздуха, вызванного выбросами ископаемого топлива. Однако для производства энергии эти решения на основе возобновляемых источников энергии зависят от конкретных погодных условий (например, наличия ветра и достаточного количества солнечного света).
В отчете Управления энергетической информации США (EIA) прогнозируется, что к 2050 году примерно 44% электроэнергии в США будет вырабатываться солнечными и ветровыми технологиями. По мере роста использования этих технологий некоторые операторы энергетических систем выражают обеспокоенность по поводу зависимости этих систем от погодных условий, предполагая, что чрезмерная зависимость от этих технологий может увеличить риск отключения электроэнергии.
В некоторых случаях системы возобновляемых источников энергии (ВИЭ) даже обвинялись в отключениях электроэнергии во время неблагоприятных погодных явлений. Например, первоначально ошибочно считалось, что отключения электроэнергии, произошедшие в феврале 2021 года по всему Техасу, вызваны неспособностью ветровых и солнечных технологий вырабатывать энергию в холодную зимнюю погоду.
Исследователи из Университета Теннесси недавно провели исследование, изучающее уязвимость систем возобновляемых источников энергии к неблагоприятным погодным условиям и степень, в которой эти системы могут быть ответственны за серьезные отключения электроэнергии. Их выводы, опубликованные в Nature Energy, свидетельствуют о том, что солнечные батареи и ветряные турбины с меньшей вероятностью вызовут серьезные отключения электроэнергии, чем традиционные энергосистемы.
«Высокое проникновение погодных возобновляемых источников энергии (WD-RES), таких как ветер и солнце, вызвало обеспокоенность по поводу безопасности электроэнергетических систем во время аномальных погодных условий», — пишут Цзинь Чжао, Фансин Ли и Цивэй Чжан в своей статье.
«Роль ВИЭ обсуждалась во время всемирных отключений электроэнергии, но остается спорной. В этом исследовании мы обнаружили, что, несмотря на то, что WD-RES не поддаются диспетчеризации и чувствительны к погоде, интенсивность отключений электроэнергии и уязвимость к экстремальным погодным условиям снижаются в сетях WD-RES с высоким уровнем проникновения».
В рамках своего исследования ученые отфильтровали данные, собранные во время 2156 реальных случаев массового отключения электроэнергии, а также данные о погоде, записанные в 278 городах в 48 штатах США за 20-летний период (с 2001 по 2020 год). Они организовали эти данные, отфильтровав погоду в пострадавших регионах, когда произошли отключения электроэнергии, а также данные, относящиеся к развертыванию ветровых и солнечных энергетических систем в этих регионах.
Затем Чжао, Ли и Чжан проанализировали организованный набор данных, используя статистические методы и неконтролируемую модель глубокого обучения. Их выводы показывают, что системы, полагающиеся на WD-RES, на самом деле не более уязвимы к отключению электроэнергии во время неблагоприятных погодных явлений.
«Причинно-следственная связь WD-RESs на отключения электроэнергии в целом снижается в системах питания WD-RES с высоким проникновением, и WD-RESs в основном не отвечают за возникновение отключений электроэнергии в экстремальных погодных условиях», — пишут Чжао, Ли и Чжан.
«Результаты нашего исследования вносят вклад в дискуссию об интеграции ВИЭ и безопасности энергосистемы, предлагают руководство по изучению устойчивости энергосистемы и служат ориентиром для амбициозных целей ВИЭ с высоким уровнем проникновения в будущем».
В целом, результаты этого недавнего исследования показывают, что погодозависимые системы возобновляемых источников энергии, особенно солнечные батареи и ветряные турбины, не так склонны вызывать серьезные отключения электроэнергии в энергосистеме во время экстремальных погодных условий, как некоторые предполагают. На самом деле, отключения электроэнергии, которые происходили в регионах с высоким уровнем проникновения электросетей WD-RES, часто были менее серьезными, чем те, которые происходили в местах, которые полагались только на традиционную электросеть.
Хотя эти результаты являются многообещающими, необходимы дальнейшие исследования с более крупными и полными наборами данных, чтобы подтвердить их обобщаемость. Например, команда анализировала только данные, собранные в США. Таким образом, будущие исследования могут провести аналогичный анализ с использованием данных, собранных в других странах мира.
Автор Ингрид Фаделли , Tech Xplore
Источник: https://techxplore.com/news/2024-11-idea-weather-renewable-energy-prone.html
