特拉华大学的一项新研究表明，到2030年，扩大规模的绿色能源可以在99.9%的时间内满足大型电网的需求。
一项研究表明，在假设的四年期间内，海上和陆上风力发电与太阳能发电相结合，可以在绝大部分时间（除了少数几天）提供可靠的电力供应。
此外，研究人员发现，将可再生能源发电能力扩大到看似过度的水平——在某些情况下是所需负荷的三倍以上——比扩大储能能力更具成本效益，因为储能技术的系统成本很高。
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该研究的合著者、特拉华大学海洋科学与政策学院教授威利特·肯普顿说：“这有点过度建设了。” 他说，大部分过剩的产能一年中只有少数几天会被使用到。
他补充说，与此同时，热力发电厂今天也面临着类似的效率问题。
他说：“如果你仔细想想，发电厂燃烧的燃料能量是其能量输出所需的三倍。”“你燃烧三单位的煤才能获得一单位的电力。”
根据这项研究，即使所有多余的能量都被简单地倾倒，过度发电也具有成本效益。 如果将这些多余的能量加以利用——例如，用于抵消供暖燃料的成本——成本甚至可以进一步降低。
供应多样性
可靠性一直是可再生能源的致命弱点，它依赖于风和太阳等间歇性天气条件来发电。然而，通过在足够大的区域内扩展足够多的风力涡轮机和太阳能电池板，可以通过将电力从活跃区域转移到被动区域来实现近似的可靠性。
这项研究并未假设引入新的、更高效的技术，尽管它确实是基于 2030 年的技术成本和能源价格进行计算的。其模型纳入了来自 PJM 互联（一个覆盖美国总电力系统约五分之一的区域输电组织）的四年能源使用和天气数据。
这些模拟是在国家科学基金会的项目 XSEDE 超级计算机网络上运行的。研究人员进行了 280 亿次单独的模拟，筛选出实现 72 吉瓦电力不同可靠性水平的最低成本。
模拟发现，陆上风力发电始终是最便宜的可再生能源选择，其次是海上风力发电，只有当研究人员要求近乎完美的可靠性时，太阳能发电和有限的氢能储存才会投入使用。
肯普顿说：“当我们模拟覆盖 30% 的研究小时数时，成本最低的方案不包括任何海上风力发电或太阳能发电。当我们模拟 90% 的可靠性时，该方案包括海上和陆上风力发电。”
他说，直到研究人员要求能源供应在 99.9% 的时间内满足需求的方案时，才将太阳能纳入考虑范围。
特拉华理工社区学院的讲师、该研究的合著者科里·布迪夏克说：“太阳能比风力发电更贵，但它也与负荷最匹配。” “晚上风比较大，但白天太阳比较充足，这时你会看到大部分峰值需求。因此，当可靠性为 90% 时，你可以只用风能，但要达到最后 9.9% 的可靠性，你真的需要太阳能。”
电动汽车电池作为备用
布迪夏克说，通过将可再生能源发电能力提高到 290% 左右，可以在成本较低的情况下提供能源，而所需的电池存储量很少。
他说：“你仍然需要电池存储，但只需要几天而不是几周的存储量。”
研究人员根据不同水平的电池和电动汽车存储进行了模拟。肯普顿说，电动汽车可以在白天被利用来帮助满足峰值需求，它们提供了最便宜的存储选择，因为它们的大部分成本将由车主承担。
肯普顿说：“但是，对于汽车，你会遇到资源限制。” “并非 PJM 的每个人都会拥有五辆电动汽车。”
他补充说：“对于风能和太阳能，我们看不到同样的限制。”
虽然大多数分析师认为，世界可以而且为了避免气候变化的最坏影响，必须转移到以可再生能源为主的能源经济，但化石燃料作为备用电源的作用仍然存在争议。
本周《洛杉矶时报》的一篇文章引用了几位消息人士的说法，称扩大可再生能源规模需要相应增加传统的化石燃料发电厂，以确保基本负荷的电力供应。
根据特拉华大学的研究，足够大的可再生能源发电机系统可以切实可行地弥补自身的可靠性缺口。“在我们 99.9% 的情景中，我们发现在四年内，只需要五次重新启动化石燃料发电厂才能确保电力供应，”肯普顿说。
他说，与其建造新的发电厂，不如保留一些被新的可再生能源供应所抵消的燃煤或燃气发电厂，以提供备用电源。
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