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阳光与限电并存：高比例太阳能光伏并网下的美国电网运行

DOI：10.1016/j.isci.2019.10.017 期刊：iScience 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 随着太阳能光伏（PV）和储能成本快速下降，光伏发电占比接近或超过美国全年总发电量50%的未来图景已变得可以想象。但目前尚未充分评估这种国家级电力系统的运行优势。本文详细分析了未来美国电力系统在高比例（>50%）光伏发电配储能情况下的运行影响。研究表明，在考虑关键发电机组运行约束的前提下，系统能够满足全时段负荷及运行备用需求。储能在日落时段对维持供需平衡发挥着关键作用。在最高光伏渗透率情景下，光伏发电占比>90%的时段较为常见，这要求系统在以传统同步发电机组为主和以逆变器为基础的发电为主之间快速切换。我们观察到近400吉瓦（超过40%）的经济性弃电时段，以及频繁出现（高达36%）的极低电价时段。
作者： Bethany Frew，Wesley Cole，Paul Denholm，A. Will Frazier，Nina Vincent，Robert Margolis
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

分析未来美国电力系统在光伏发电占比极高（>50%）并配备储能情况下的运行影响。

研究成果

我们采用了一种关联容量扩展与生产成本建模的方法，研究了美国电力系统实现极高光伏渗透率的经济技术可行性。模拟结果显示，在考虑机组组合、启动成本、爬坡速率、最小发电量及输电约束等各类运行因素的前提下，为达到光伏单独超过90%的瞬时渗透水平可能需要的运行方式调整。

研究不足

虽然这项研究表明光伏和储能能在极高渗透率下满足美国电力系统的需求，但结果仅反映了运营可行性的部分要素。未来研究应考虑频率稳定和系统?；さ榷钔馕锢碓际挠跋旒俺杀?，以及市场设计等可能影响经济性进而影响运营结果的制度因素。

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