Kapacitetskredit

Kapacitetskredit ( CC , även kapacitetsvärde ) är den del av den installerade kapaciteten hos ett kraftverk som man kan lita på vid en given tidpunkt (vanligtvis under systempåfrestning), ofta uttryckt som en procentandel av märkskyltens kapacitet . Ett konventionellt ( utskickbart ) kraftverk kan typiskt tillhandahålla elektriciteten med full effekt så länge det har en tillräcklig mängd bränsle och är i drift, därför är kapacitetskrediten för en sådan anläggning nära 100 %; det är exakt 100 % för vissa definitioner av kapacitetskrediten (se nedan). ^{[ bättre källa behövs ]} Effekten från en anläggning med variabel förnybar energi (VRE) beror på tillståndet hos en okontrollerad naturresurs (vanligtvis solen eller vinden), därför kanske en mekaniskt och elektriskt sund VRE-anläggning kanske inte kan generera till den nominella kapacitet (varken på märkskylten eller på kapacitetsfaktornivån ) vid behov, så dess CC är mycket lägre än 100 %. Kapacitetskrediten är användbar för en grov uppskattning av den fasta kraft ett system med väderberoende generering tillförlitligt kan tillhandahålla. Till exempel, med en låg, men realistisk (jfr Ensslin et al.) vindkraftskapacitetskredit på 5 %, måste 20 gigawatt (GW) vindkraft läggas till systemet för att permanent ta bort ett fossil på 1 GW bränsleanläggning samtidigt som elnätets tillförlitlighet hålls på samma nivå.

Definitioner

Dent et al. granska några liknande definitioner av kapacitetskrediten:

effektiv lastbärande förmåga ( ELCC ) definierar kapacitetsvärdet som den extra kraft som anläggningen kan lägga till systemet utan att försämra ett valt tillförlitlighetsindex (som förlust av lastsannolikhet) . Till skillnad från den dimensionslösa CC uttrycks ELCC i kraftenheter ( megawatt ). Kaliforniens tillsynsmyndigheter använder i sina beräkningar av resursanvändning en annan term, kvalificerande kapacitet ( QC ). För en sändningsbar anläggning är QC självutvärderad och kan gå så högt som enhetens maximala effekt. För vind och sol baseras QC på en ELCC-modellering; för kraftvärme , biomassakraft , vattenkraft och geotermisk kraft används produktionens historia. Netto kvalificerande kapacitet ( NQC ) liknar QC, förutom att den tar hänsyn till anslutningen av generatorn till nätet, för stora genereringsanläggningar, $NQC=QC$ ;
Jämförelse med kapaciteten hos ett konventionellt kraftverk representerar mängden av den konventionella produktionskapaciteten som kan ersättas av en VRE-anläggning samtidigt som värdet på riskindexet bibehålls. Ett liknande mått, som jämför anläggningens bidrag med det för en perfekt alltid-tillgänglig-vid-full-kapacitetsanläggning kallas en ekvivalent fast kapacitet eller EFC ;
percentilen av toppperiodstillgänglighet definierar kapacitetsvärdet genom att beräkna kapaciteten vid den valda värsta tänkbara percentilen (säg 5:e lägsta) för kraftfördelningen under tiderna för toppbehovet.

Värderingar

Kapacitetskrediten kan vara mycket lägre än kapacitetsfaktorn ( CF): i ett inte särskilt troligt scenario, om den mest riskfyllda tiden för kraftsystemet är efter solnedgången, är kapacitetskrediten för solenergi utan kopplad energilagring noll oavsett dess CF (i detta scenario skulle alla befintliga konventionella kraftverk behöva behållas efter att solcellsinstallationen läggs till). Mer generellt är CC låg när tiderna på dygnet (eller årstiderna) för toppbelastningen inte korrelerar bra med tider med hög energiproduktion. Ensslin et al. rapportera vind CC-värden som sträcker sig från 40 % ner till 5 %, med värden som sjunker med ökad vindkraftpenetration .

För mycket låga penetrationer (några procent), när chansen att systemet faktiskt tvingas förlita sig på VRE vid topptider är försumbar, är CC för en VRE-anläggning nära dess kapacitetsfaktor. För höga penetrationer, på grund av att vädret tenderar att påverka alla anläggningar av liknande typ samtidigt och på samma sätt - och chansen för en systempåfrestning under låga vindförhållanden ökar, minskar kapacitetskrediten för en VRE-anläggning . Större geografisk mångfald av VRE-installationerna förbättrar kapacitetskreditvärdet, förutsatt att ett nät som kan bära all nödvändig belastning. Att öka penetrationen av en VRE-resurs kan också resultera i att CC för en annan, t.ex. i Kalifornien, ökar solkapaciteten, med en låg inkrementell CC, som förväntas vara 8 % 2023 och sjunka till 6 % 2026. att flytta toppefterfrågan från andra källor senare på kvällen, när vinden är starkare, därför förväntas vindkraftens CC öka från 14 % till 22 % inom samma period. En studie från 2020 av ELCC av kaliforniska företag rekommenderar ännu mer pessimistiska värden för solceller: år 2030 kommer ELCC för solenergi att bli "nästan noll".

I vissa områden drivs toppefterfrågan av luftkonditionering och inträffar på sommarens eftermiddagar och kvällar, medan vinden är starkast på natten, med frånlandsvinden starkast på vintern. Detta resulterar i en relativt låg CC för sådana potentiella vindkraftsplatser: till exempel i Texas är ett förutspått medelvärde för landbaserad vind 13 % och för havsvind är 7 %.

I Storbritannien är solenergins bidrag till systemets tillräcklighet litet och beror främst på scenarier då användningen av solenergi gör det möjligt att hålla batterilagringen fulladdad till senare på kvällen. National Grid ESO föreslog 2019 planering för följande EFC-baserade nedklassificering:

Indikativa nedvärderingsfaktorer i Storbritannien
År	Pålandsvind	Offshore vind	Solenergi PV
2020/2021	9,0 %	14,7 %	1,2 %
2022/2023	8,4 %	12,9 %	1,2 %
2023/2024	8,2 %	12,1 %	1,2 %

Källor

Giebel, Gregor (2005). "Vindkraft har en kapacitetskredit" (PDF) . Risø National Laboratory . Arkiverad från originalet (PDF) 2009-03-18 . Hämtad 2008-10-16 .
Jörgenson, Jennie; Awara, Sarah; Stephen, Gord; Mai, Trieu (2021). "Jämföra kapacitetskreditberäkningar för vind: En fallstudie i Texas (NREL/TP-5C00-80486)" ( PDF) . Nationellt laboratorium för förnybar energi . Golden, CO.
Amelin, M. (maj 2009). "Jämförelse av metoder för beräkning av kapacitetskrediter för konventionella kraftverk och vindkraft". IEEE-transaktioner på kraftsystem . 24 (2): 685–691. doi : 10.1109/TPWRS.2009.2016493 . eISSN 1558-0679 . ISSN 0885-8950 .
Voorspools, Kris R.; D'haeseleer, William D. (januari 2006). "En analytisk formel för vindkraftens kapacitetskredit". Förnybar energi . 31 (1): 45–54. doi : 10.1016/j.renene.2005.03.017 . ISSN 0960-1481 .
Dent, CJ; Keane, A; Bialek, JW (juli 2010), Förenklade metoder för kreditberäkning av förnybar produktionskapacitet: En kritisk granskning (PDF) , IEEE, doi : 10.1109/PES.2010.5589606
Brand, Bernhard; Stambouli, Amine Boudghene; Zejli, Driss (augusti 2012). "Värdet av sändbarhet av CSP-anläggningar i elsystemen i Marocko och Algeriet" (PDF) . Energipolitik . 47 : 321-331. doi : 10.1016/j.enpol.2012.04.073 . ISSN 0301-4215 .
Ensslin, Cornel; Milligan, Michael; Holttinen, Hannele; O'Malley, Mark; Keane, Andrew (juli 2008), Aktuella metoder för att beräkna kapacitetskredit för vindkraft, IEA-samarbete (PDF) , IEEE, doi : 10.1109/PES.2008.4596006
National Grid, ESO (25 februari 2019). "De-rating Factor Methodology for Renewables Participation in the Capacity Market: Consultation Response Summary" ( PDF) .
"2020 Kvalificerande Capacity Methodology Manual" (PDF) . cpuc.ca.gov . California Public Utilities Commission . november 2020.
Kevin Carden; Alex Krasny Dombrowsky; Arne Olson; Aaron Burdick; Louis Linden (31 augusti 2021). "Inkrementell ELCC-studie för halvtidstillförlitlighetsupphandling" ( PDF) . www.cpuc.ca.gov . California Public Utilities Commission .
Wolak, Frank A. (juli 2021), Long-Term Resource Adequacy in Wholesale Electricity Markets with Significant Intermittent Renewables (PDF) , National Bureau of Economic Research, doi : 10.3386/w29033