분산 발전은 그리드를 위해 무엇을 할 수 있습니까?

사고 실험은 옥상 태양열이 전송 및 배전 비용을 얼마나 줄일 수 있는지를 제안합니다.

캘리포니아 및 기타 지역은 고속으로 재생 가능 에너지로 이동하고 있습니다. 그러나 이러한 미래 지향적 인 영역에서도 어떤 재생 에너지가 어디에 어디에 있는지에 대해 여전히 활발한 논쟁이 있습니다. 이 논쟁의 일부는 분산 형 발전 (DG)의 역할에 대한 것인데, 이는 거의 독점적으로 옥상 태양열을 의미합니다. (배터리는 세대가 아닌 저장 장치이지만 곧 알게 될 것입니다.)

DG의 이점과 비용은 계속해서 논의되고 있으며, 여기에 대해 여러 번 쓴 주제입니다. (당신이 불면증으로 고통받는 경우에서 내 블로그를하려고 2013 , 2015 , 다시 2015 , 2016 및 2016을 다시.) 킬로와트시 (kWh의) 당, 옥상 태양보다 큰 규모의 태양 광 농장에서 발생하는 전력보다 비용하지만 옹호자 그러한 단순한 비교가 놓치는 이점이 있다고 주장합니다. 그들이 처음 언급 한 것 중에는 전기가 사용되는 장소에서 전기를 생산함으로써 발생하는 송배전 비용의 절감이 있으며, 이는 Lucas가 2018 년 6 월에 파헤친 주제입니다. Lucas는 특정 유틸리티의 특정 회로를 살펴보고 절감 효과를 연구하는 몇 가지 연구에 대해 논의했습니다. 그 연구에 따르면 그리드의 이점은 몇 군데에서 상당했지만 전체 그리드에서는 매우 작았습니다.

오늘 저는 전체 그리드에 대해 얼마나 절약 할 수 있는지 살펴 보는 매크로 접근 방식을 취하고 싶습니다.

우선 그리드를 구축하는 것은 매우 비쌉니다. 미국은 자체 그리드에 수조 달러를 지출했습니다. 그러나 그것은 매몰 비용이다 . 지금 우리가하는 어떤 것도 그 돈을 회복하지 못할 것입니다. 따라서 이러한 비용은 향후 추가 분산 형 대 그리드 규모 재생 가능 에너지를 구축할지 여부를 물을 때 관련이 없습니다. 마찬가지로,이 나라는 기술의 초기 단계에서 매우 값 비싼 프로젝트를 포함하여 이미 설치된 옥상 태양열에 수십억 달러를 가라 앉혔으며 이는 향후 정책과도 무관합니다. 이제 중요한 질문은 다음과 같습니다. 미래에 더 많은 분산 형 태양열을 설치하여 국가가 향후 전력망에 지출 할 수있는 비용을 얼마나 피할 수 있습니까?

옥상 태양 광 산업의 두 리더가 언급 한 한 가지 가이드는 미국이 그리드를 유지, 확장 및 현대화하기 위해 향후 25 년 동안 1 조 1 천억 달러를 지출해야한다는 추정입니다. 출처는 이 2015 년 DOE 보고서 (3 페이지)입니다. 그것은 벅찬 숫자이지만 25 년은 긴 시간이고 많은 전기입니다. (많은 것에 대한 국가 지출은 25 년 동안 인상적입니다. 현재의 추세가 유지된다면 미국은 향후 25 년 동안 치즈 에 약 0.9 조 달러를 지출 할 것으로 보입니다.)

인플레이션에 따라 조정 된 1 조 1 천억 달러의 숫자가 향후 25 년 동안 오늘 적용된다고 가정 해 보겠습니다. 다음으로, 그리드 생성으로 생산되었을 kWh의 10 %를 제공하기 위해 향후 20 년 동안 충분한 추가 옥상 태양열을 설치한다면 그리드 투자를 얼마나 피할 수 있는지 물어 보자. 매우 관대 한 추정치는 10 %입니다. 이는 전체 발전의 주어진 추가 비율을 옥상으로 옮기면 앞으로 필요한 그리드 투자가 동일한 비율로 감소한다는 것을 의미합니다. 절감액이 훨씬 적을 수있는 근본적인 이유는 두 가지입니다.

1. 그리드는 상당한 규모의 경제를 보여줍니다. 모든 고객이 전력을 두 배로 소비한다면 그리드에 두 배의 투자가 필요하지 않을 것입니다. 반대로 모든 고객이 절반의 소비량을 소비하거나 모든 고객의 절반이 전력망에서 소비량을 대폭 줄인다면 앞으로 필요한 투자 수준을 절반으로 줄이지 않을 것입니다.
2. 옥상 태양열을 사용하는 거의 모든 고객은 소비하는만큼 생성하더라도 하루 중 매초마다 전력망을 광범위하게 사용합니다. 배터리가없는 주거용 시스템 (여전히 대부분 의 새로운 시스템)은 태양 광 패널이 소비량보다 더 많이 생산할 때 생성되는 전력의 상당 부분을 그리드로 내보내고, 가정은 전력망에서 상당한 양을 수입 할 것입니다. 패널이 생산하는 것보다 더 많이 소비하고 있습니다. 그것은 배터리가있는 태양 광의 경우 더 작은 요소이지만 사라지지는 않을 것입니다. 배터리가 충전되면 고객은 다시 그리드로 수출하게됩니다. 그리고 흐린 / 비 / 연기가 긴 날에는 그리드에서 가져온 항목에 따라 달라집니다. 실제로 일부 배터리를 사용하는 태양 광 고객은 그리드와의 전기 교환이 적을 것이지만, 전선의 서비스 용량이 더 적다는 사실은 분명하지 않습니다.

따라서 그리드에서 고객 에너지 수요의 X %를 분산 형 태양열 발전으로 대체하면 그리드 투자의 필요성이 X %까지 줄어들 것이라는 가정은 실제 절감 효과를 크게 과장합니다. 그러나 어쨌든 잠시 동안 가자. 그것이 사실이라면 절감액은 얼마나 될까요? 답은 옥상 태양열로 대체되는 그리드 생성 kWh 당 1.2 센트입니다. ¹ (해당 각주에 계산 세부 사항.)

즉, 옥상 태양 광 PV가 그리드 규모 태양 광 PV와 동일한 속성을 가지지 만 생산량에 비례하여 그리드 투자를 줄일 수 있다면 그 가치는 약 1.2 ¢ / kWh까지 향상됩니다. 실제로이 수치는 설명 된 두 가지 이유 때문에 훨씬 더 적을 것이며, 거의 확실히 kWh 당 1 센트 미만입니다.

이 계산을 맥락에 맞추기 위해 2019 년 비 당파 추정치 는 주거용 옥상 태양열의 중간 점 미 보조 평준화 비용을 20 ¢ / kWh, 상업용 / 산업용 옥상 태양 광의 경우 11 ¢ / kWh, 그리드 규모 태양 광의 경우 4 ¢ / kWh. 그것은 큰 차이입니다. 전송 및 배포에 대한 비용 절감은 그 중 극히 일부에 불과합니다.

물론 옥상과 그리드 규모의 재생 에너지를 비교할 때 송배전 비용 절감이 유일한 고려 사항은 아닙니다. 내가 마지막으로 논의한 이래로 중요성과 관심이 증가한 것은 적어도 시스템에 배터리가 포함 된 경우에는 탄력성입니다. 그럼에도 불구하고 가솔린 발전기와 마찬가지로 이러한 탄력성의 이점은 주로 태양열을 사용하는 고객에게 전달되며 이는 공공 정책에서 선호하는 주장이 아닙니다.

이것의 어느 것도 옥상 태양 광이 사회의 승자가 될 수 없다는 것을 말하는 것은 아닙니다. 일부 지역에서는 토지 가용성이 부족하거나 (옥상 부동산의 장점) 건물 송전 또는 배전 장벽으로 인해 그리드 규모 재생 에너지가 실현되지 않습니다. 결과적으로 특정 위치에서 분산 생성이 더 비용 효율적일 수 있습니다. 그러나 우리는 그러한 제약이있는 특정 위치에 옥상 태양 광을 건설하지 않습니다! 우리는 그리드 규모의 재생 에너지가 사회에 훨씬 더 비용 효율적이더라도 가정이나 사업주가 개인적으로 이익을 얻을 수있는 곳이면 어디에서나 구축하고 있습니다.

주의를 기울이고있는 사람은 지구가 온난화되고 있으며 화석 연료 연소를 중단해야한다는 사실을 이해하고 있습니다. 그러나 정치적으로 지속 가능하고 공평한 방식으로 그렇게하려면 사회 전체에 비용 효율적인 대안을 찾아야합니다. 우리는 사회에서 다른 사람들에게 미치는 영향을 설명하지 않는 개인의 선택을 통해이 혼란에 빠졌습니다. 나는 우리가 그러한 영향을 설명하는 솔루션을 통해서만 벗어날 수 있다고 믿습니다.

국가 정치에 대한 불안에도 불구하고 저는 여전히 에너지 뉴스 / 연구 / 블로그 @BorensteinS를 트윗하고 있습니다.

Twitter @energyathaas에서 Energy Institute 블로그, 연구 및 이벤트를 확인하세요.

추천 인용 : Borenstein, Severin. "분산 세대가 그리드를 위해 무엇을 할 수 있습니까?" Energy Institute 블로그 , UC Berkeley, 2020 년 9 월 28 일, https://energyathaas.wordpress.com/2020/09/28/what-can-distributed-generation-do-for-the-grid/