意大利米蘭理工大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組創(chuàng)建了一個數(shù)學(xué)模型,根據(jù)考慮實際電網(wǎng)需求和價格的優(yōu)化調(diào)度策略來優(yōu)化光伏電站的設(shè)計。
“我們從電力曲線的演變開始,也稱為鴨子曲線,然后得出了負(fù)電價的極端情況,”該研究的通訊作者 Gianpaolo Manzolini 告訴pv magazine。“這項研究三年前就開始了,當(dāng)時歐洲還沒有報道負(fù)電價,但澳大利亞,尤其是南澳大利亞已經(jīng)出現(xiàn)了負(fù)電價。從這個角度來看,與昆士蘭科技大學(xué)的合作有所幫助。”
這項研究旨在證明,平準(zhǔn)化能源成本 (LCOE) 并不是光伏和聚光太陽能發(fā)電 (CSP) 設(shè)施的正確優(yōu)化參數(shù)。“所提出的方法可以應(yīng)用于任何其他來源,”Manzolini 解釋道。“當(dāng)然,當(dāng)技術(shù)依賴于可變的可再生能源時,它變得更加重要。存儲也是如此。原則上,它在方法論中不是必需的,但它會放大差異。”
所提出的模型基于米蘭理工大學(xué)自行開發(fā)的聚合能源系統(tǒng)優(yōu)化 (AESOPT)。該工具考慮了規(guī)模對發(fā)電技術(shù)成本和效率的影響。其默認(rèn)目標(biāo)函數(shù)是優(yōu)化項目的凈現(xiàn)值(NPV),這對應(yīng)于整個投資生命周期內(nèi)所有未來現(xiàn)金流折現(xiàn)到現(xiàn)在的價值。
研究團(tuán)隊指出:“AESOPT 已擴(kuò)展到包括 CSP 電廠的詳細(xì)模型,即電源塊、帶有線性集熱器的太陽能場和熔鹽儲存器。”并指出,該建模使用混合整數(shù)線性規(guī)劃 (MILP),并考慮了最小和最大組件尺寸、與電網(wǎng)交換的最大功率、儲能演變和能量平衡。它還考慮了收入、資本支出 (capex)、運營支出 (opex) 和資本回收率等經(jīng)濟(jì)參數(shù)。“LCOE 是非線性的,因為它涉及兩個變量之間的比率。因此,LCOE 不能直接用作 AESOPT 工具的目標(biāo)函數(shù)。”
科學(xué)家們進(jìn)行了兩個案例研究,涉及假設(shè)安裝在南澳大利亞和南加州的光伏電站和 CSP 設(shè)施。分析基于 2022 年的實際電價,加上同一年的天氣狀況和時間分辨率,并考慮到在兩個地點應(yīng)用光伏和 CSP,調(diào)查了 16 個不同的案例。
研究人員解釋說:“結(jié)果表明,專門根據(jù)實際電力市場價格優(yōu)化利潤的太陽能發(fā)電廠與基于 LCOE 的標(biāo)準(zhǔn)方法相比存在相關(guān)差異。”“根據(jù)后者優(yōu)化的光伏電站設(shè)計不包括安裝存儲系統(tǒng),而當(dāng)考慮到實際電網(wǎng)情況時,這對于保證電站的盈利能力至關(guān)重要。”
他們強調(diào),考慮電網(wǎng)特性可以將項目的 NPV 提高 10 倍,而與傳統(tǒng)的基于 LCOE 的方法相比,LCOE 可以提高 3 倍。
學(xué)者們在最近發(fā)表于《可再生和可持續(xù)能源評論》上的研究“使用 LCOE 作為太陽能發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的局限性”中提出了相關(guān)問題。昆士蘭科技大學(xué)的科學(xué)家參與了這項研究。
他們總結(jié)道:“未來的工作將側(cè)重于根據(jù)天氣狀況和電價預(yù)測來評估電廠調(diào)度和設(shè)計,以了解不確定性對電廠設(shè)計的影響。”“此外,該模型將擴(kuò)展到其他方案,如包括能源社區(qū)在內(nèi)的住宅方案。”