พืช Peaker คืออะไร?

โรงไฟฟ้าพีคเกอร์เป็นโรงงานผลิตไฟฟ้าที่ทำงานเฉพาะในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงเท่านั้น หรือที่เรียกว่าความต้องการไฟฟ้าสูงสุด โดยทั่วไปแล้วโรงไฟฟ้าเหล่านี้เดินเครื่องน้อยกว่า 2,000 ชั่วโมงต่อปี-บางครั้งอาจน้อยถึง 250 ชั่วโมง- ทำให้โรงไฟฟ้าเหล่านี้แตกต่างโดยพื้นฐานจากโรงไฟฟ้าที่ใช้กำลังพื้นฐานที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง

กลไกของต้นพีคเกอร์มุ่งเน้นไปที่ความสามารถในการตอบสนองที่รวดเร็ว พีคเกอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้กังหันก๊าซ-แบบธรรมดาที่เผาไหม้ก๊าซธรรมชาติ ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับเครื่องยนต์ไอพ่น เมื่อผู้ปฏิบัติงานโครงข่ายตรวจพบความต้องการที่เพิ่มขึ้น กังหันเหล่านี้สามารถเริ่มผลิตไฟฟ้าได้ภายใน 5 ถึง 15 นาที

กระบวนการทำงานผ่านสามขั้นตอน: คอมเพรสเซอร์ดึงอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์และสร้างแรงดัน หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงผสมก๊าซธรรมชาติกับอากาศอัดนี้ในห้องเผาไหม้ซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่า 2,000 องศาฟาเรนไฮต์ และผลลัพธ์ก็คือกระแสก๊าซแรงดันสูง-จะหมุนใบพัดกังหันที่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้า การออกแบบวงจร-ที่เรียบง่ายนี้ยอมเสียสละประสิทธิภาพเพื่อความเร็ว-ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์อยู่ในช่วงตั้งแต่ 20% ถึง 42% เมื่อเทียบกับ- วงจรรวมที่สามารถเข้าถึงประสิทธิภาพ 60% แต่ใช้เวลาหลายชั่วโมงกว่าจะได้ผลผลิตเต็มที่

ผู้ปฏิบัติงานโครงข่ายส่งยอดอย่างมีกลยุทธ์ ในระหว่างวันปกติ โรงงานที่ใช้โหลดพื้นฐาน เช่น โรงงานนิวเคลียร์ ถ่านหิน หรือ-ก๊าซหมุนเวียนแบบผสมจะจ่ายพลังงานที่สม่ำเสมอ แต่เมื่อเครื่องปรับอากาศทำให้กริดตึงเครียดในช่วงคลื่นความร้อนในฤดูร้อน เมื่อเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าทำงานล่วงเวลาในช่วงอากาศหนาวเย็นในฤดูหนาว หรือเมื่อความต้องการในตอนเย็นพุ่งสูงขึ้นในขณะที่ผู้คนกลับบ้านและเปิดเครื่องใช้ไฟฟ้า จุดสูงสุดจะเชื่อมช่องว่างระหว่างอุปทานที่มีอยู่และอุปสงค์ที่เพิ่มขึ้น

สหรัฐอเมริกามีโรงงานที่มียอดเขาประมาณ 999 แห่ง ณ ปี 2021 ตามข้อมูลของรัฐบาล สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้คิดเป็น 3.1% ของการผลิตไฟฟ้าต่อปี แต่คิดเป็น 19% ของกำลังการผลิตที่ออกแบบทั้งหมด- ซึ่งเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของลักษณะที่ไม่ต่อเนื่องของสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ ส่วนใหญ่เผาก๊าซธรรมชาติ แม้ว่าโรงงานเก่าๆ อาจใช้น้ำมันดีเซล น้ำมันเตา หรือของเหลวจากปิโตรเลียม-เป็นเชื้อเพลิงสำรองก็ตาม

ตลาดพลังงานที่มีจุดสูงสุดทั่วโลกมีมูลค่าถึง 124.66 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2567 และคาดว่าจะเติบโตเป็น 177.32 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2575 ซึ่งสะท้อนถึงอัตราการเติบโตต่อปีแบบทบต้นที่ 4.32% การเติบโตนี้ขัดแย้งกับการคาดการณ์เบื้องต้นที่ว่าพลังงานหมุนเวียนจะช่วยลดความต้องการพลังงานสูงสุด แต่การใช้งานกลับเพิ่มขึ้นในช่วงห้าปีที่ผ่านมา

คำอธิบายอยู่ที่ความไม่ตรงกันระหว่างรูปแบบการผลิตพลังงานทดแทนและวงจรอุปสงค์ การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์จะถึงจุดสูงสุดในช่วงเที่ยงวันซึ่งเป็นช่วงที่ผู้คนจำนวนมากทำงาน แต่ความต้องการที่อยู่อาศัยเพิ่มขึ้นระหว่างเวลา 16.00 น. ถึง 21.00 น. เมื่อผลผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ลดลง การเกิดลมจะผันผวนอย่างคาดเดาไม่ได้ตามรูปแบบสภาพอากาศ พีคเกอร์เติมเต็มช่องว่างเหล่านี้ และการคาดการณ์ระบุว่ากริดของสหรัฐฯ จะต้องมีกำลังการผลิตพีคกิ้งเพิ่มเติม 20 GW ภายในทศวรรษหน้า

Peaker Plants

การทำความเข้าใจว่าเมื่อใดที่พีคเกอร์ทำงานเผยให้เห็นว่าเหตุใดจึงยังคงมีความสำคัญแม้จะมีรันไทม์ที่จำกัดก็ตาม ชั่วโมงเร่งด่วนจะแตกต่างกันไปตามสภาพอากาศและฤดูกาล ในเขตอบอุ่น ช่วงเย็นเป็นความต้องการสูงสุดเนื่องจากครัวเรือนใช้ไฟ เครื่องใช้ไฟฟ้า และระบบความบันเทิงไปพร้อมๆ กัน สภาพภูมิอากาศร้อนจะถึงจุดสูงสุดในช่วงบ่าย เมื่อเครื่องปรับอากาศจำนวนมากรวมกับ-การดำเนินงานเชิงพาณิชย์ที่ยังคงดำเนินการอยู่ สภาพอากาศหนาวเย็นจะสูงสุดในตอนเช้าเมื่อการทำความร้อนในพื้นที่และการปฏิบัติการทางอุตสาหกรรมเริ่มต้นขึ้นพร้อมกัน

รูปแบบเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงวงจรรายวันที่คาดเดาได้เท่านั้น เหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้วทำให้เกิดความต้องการพุ่งสูงขึ้นอย่างเป็นอันตราย พายุฤดูหนาวในรัฐเท็กซัสปี 2021 แสดงให้เห็นถึงช่องโหว่นี้เมื่อแหล่งพลังงานแบบเดิมล้มเหลวและความต้องการใช้เกินกำลังการผลิตที่มีอยู่ ทำให้เกิดไฟดับในวงกว้าง ผู้ดำเนินการโครงข่ายจะเตรียมจุดสูงสุดไว้โดยเฉพาะสำหรับช่วงเวลาสำคัญเหล่านี้ซึ่งอาจเกิดขึ้นเพียงไม่กี่ครั้งต่อปี แต่ก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อเสถียรภาพของโครงข่ายที่มีอยู่

แบบจำลองทางเศรษฐกิจสะท้อนถึงความเป็นจริงนี้ เนื่องจากจุดสูงสุดทำงานไม่บ่อยนัก ไฟฟ้าที่ผลิตได้จึงมีราคาระดับพรีเมียม-ซึ่งมักจะอยู่ที่ 150 ถึง 198 เหรียญสหรัฐฯ ต่อเมกะวัตต์-ชั่วโมงสำหรับกังหันก๊าซแบบเปิด- เมื่อเทียบกับต้นทุนที่ต่ำกว่ามากสำหรับพลังงานพื้นฐาน ผู้ประกอบการระดับพีคเกอร์มีรายได้ทั้งจากการขายพลังงานระหว่างดำเนินการและการจ่ายกำลังการผลิตเพื่อรักษาความพร้อม ทำให้ธุรกิจดำเนินไปได้แม้จะมีอัตราการใช้กำลังการผลิตต่ำก็ตาม

ลักษณะทางสิ่งแวดล้อมของพืชที่มียอดเขาสูงถือเป็นความท้าทายที่สำคัญ เมื่อใช้งาน พีคเกอร์จะปล่อยมลพิษต่อหน่วยไฟฟ้าสูงกว่าโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ ข้อมูลของ EPA แสดงให้เห็นว่าแม้ว่าการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์รวมต่อปีของพีคเกอร์จะต่ำกว่าจุดสูงสุดที่ไม่ใช่- ถึง 96.8% (เนื่องจากมีการดำเนินการไม่บ่อยนัก) แต่ค่ามัธยฐานของพีคเกอร์จะปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์มากกว่า 1.6 เท่าต่อหน่วยไฟฟ้าที่ผลิตได้

อัตราการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นนี้เกิดขึ้นเนื่องจากยอดเขาหลายแห่งขาดเทคโนโลยีควบคุมการปล่อยก๊าซที่มีประสิทธิภาพ อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการขัดมลพิษทำให้ต้นทุนและความซับซ้อนเพิ่มขึ้น ซึ่งไม่สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจสำหรับโรงงานที่ทำงานเพียงไม่กี่ร้อยชั่วโมงต่อปี ผลที่ตามมาคือจุดสูงสุดจะปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และฝุ่นละออง-ที่เกี่ยวข้องกับปัญหาระบบทางเดินหายใจ ปัญหาเกี่ยวกับหัวใจและหลอดเลือด และความเสียหายของระบบประสาท

รูปแบบสถานที่ตั้งทำให้เกิดปัญหาความเสมอภาคด้านสุขภาพ การวิเคราะห์ทางสถิติโดยสำนักงานความรับผิดชอบของรัฐบาลพบว่าชุมชนที่ด้อยโอกาสในอดีตอาศัยอยู่ใกล้กับต้นพีคเกอร์มากกว่า ชุมชนที่ด้อยโอกาสในอดีต 71% คาดว่าจะอยู่ใกล้กับจุดสูงสุดที่ใกล้ที่สุด 9% มากกว่าชุมชนที่ด้อยโอกาสในอดีต 40% ผู้คนมากกว่าหนึ่งล้านคนอาศัยอยู่ภายในสามไมล์จากสิ่งอำนวยความสะดวกยอดนิยมบางแห่ง โดยกระจุกตัวอยู่ในเขตเมืองที่หนาแน่น ซึ่งการสัมผัสมลพิษส่งผลกระทบต่อประชากรกลุ่มเปราะบางที่ประสบปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมในระดับสูงอยู่แล้ว

ชุดแบตเตอรี่ลิเธียมกำลังกลายเป็นทางเลือกหลักแทนจุดสูงสุดของเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งเปลี่ยนแปลงเศรษฐศาสตร์ของพลังงานสูงสุดโดยพื้นฐาน ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่สามารถทำหน้าที่ปรับสมดุลกริด-เหมือนกับกังหันก๊าซ โดยมีข้อดีหลายประการ: เวลาตอบสนองที่วัดเป็นมิลลิวินาทีแทนที่จะเป็นนาที -การปล่อยมลพิษที่ไซต์งานเป็นศูนย์ และไม่มีค่าใช้จ่ายเชื้อเพลิงระหว่างการดำเนินงาน

ความสามารถในการแข่งขันด้านต้นทุนถึงจุดเปลี่ยนแล้ว สภาพลังงานสะอาดของออสเตรเลียค้นพบในปี 2021 ว่าการจัดเก็บแบตเตอรี่อาจมีราคาถูกกว่าโรงงานผลิตก๊าซสูงสุดแห่งใหม่ถึง 30% การวิเคราะห์ที่เปรียบเทียบต้นทุนตามระดับแสดงให้เห็นระบบแบตเตอรี่สี่-ชั่วโมงที่ประมาณ $156 ต่อกิโลวัตต์-ต่อปี เทียบกับ $234 สำหรับ-กังหันก๊าซแบบเปิด การวิจัยของ BloombergNEF ระบุว่าขณะนี้แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนมีราคาถูกกว่าโรงงานที่ใช้ก๊าซสูงสุดในพื้นที่ส่วนใหญ่ของโลก โดยมีค่ามาตรฐานทั่วโลกอยู่ที่ 132 ดอลลาร์สหรัฐฯ/เมกะวัตต์ชั่วโมงสำหรับแบตเตอรี่ขนาดสาธารณูปโภค-ชั่วโมง- เทียบกับ 173 ดอลลาร์สหรัฐฯ/เมกะวัตต์ชั่วโมงสำหรับแบตเตอรี่ที่ใช้ก๊าซสูงสุด

การใช้งานจริง-ในโลกแห่งความเป็นจริงแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงนี้ การไฟฟ้าแห่งนิวยอร์กกำลังเปลี่ยนอุปกรณ์เก็บพลังงานจากแก๊สเป็นที่เก็บแบตเตอรี่ ในเวนทูราเคาน์ตี้ แคลิฟอร์เนีย มี Tesla Megapacks จำนวน 142 เครื่องที่ให้พลังงาน 100 เมกะวัตต์ แทนที่โรงงานที่ใช้ก๊าซพีคเกอร์ เบลเยียมติดตั้ง Tesla Megapacks (50MW) จำนวน 40 เครื่องเพื่อทดแทนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบเจ็ท Pacific Gas & Electric ได้รับการอนุมัติสำหรับการจัดเก็บพลังงาน 300 MW เพื่อทดแทนโรงงานผลิตก๊าซธรรมชาติสูงสุด 3 แห่ง-ซึ่งเป็นตัวอย่างที่สำคัญที่สุดจนถึงปัจจุบันของแบตเตอรี่ที่ใช้ทดแทนการผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิลในสหรัฐอเมริกา

เทคโนโลยีนี้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจัดการกับความท้าทาย "โค้งเป็ด" ในโครงข่ายสุริยะ-ที่หนาแน่น แบตเตอรี่จะชาร์จเมื่อการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์เกินความต้องการในช่วงเที่ยง จากนั้นจะคายประจุในช่วงชั่วโมงเร่งด่วนช่วงเย็นเมื่อผลผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ลดลงแต่ความต้องการเพิ่มขึ้น รูปแบบนี้สอดคล้องอย่างสมบูรณ์แบบกับตารางการทำงานของพีคเกอร์ทั่วไปซึ่งอยู่ที่สามถึงสี่ชั่วโมงต่อเย็น

ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่เผชิญกับข้อจำกัดด้านระยะเวลาที่แก๊สพีคไม่มี กังหันก๊าซที่มีการจ่ายเชื้อเพลิงสามารถทำงานได้อย่างไม่มีกำหนด ในขณะที่แบตเตอรี่จะหมดหลังจากช่วงคายประจุที่ออกแบบไว้-โดยปกติแล้วคือสองถึงสี่ชั่วโมงสำหรับการติดตั้งระดับสาธารณูปโภคในปัจจุบัน- ข้อจำกัดนี้มีความสำคัญในช่วงเหตุการณ์เร่งด่วนที่ขยายเวลาหรือเหตุฉุกเฉินด้านสภาพอากาศหลาย-

อย่างไรก็ตาม กฎเกณฑ์ของตลาดกำลังพัฒนาเพื่อสนับสนุนการจัดเก็บข้อมูลที่มีระยะเวลานานขึ้น- ISO New England กำลังพิจารณาเปลี่ยนจากกรอบงานความสามารถที่มีคุณสมบัติตามที่กำหนด (ซึ่งต้องใช้ระยะเวลาสอง-ชั่วโมง) ไปเป็นกรอบงานความสามารถในการรับภาระที่มีประสิทธิภาพ- ซึ่งให้คุณค่ากับทรัพยากรที่มีระยะเวลานานกว่า- ภายใต้แนวทางนี้ ระบบแบตเตอรี่สี่-ชั่วโมงจะมีความคุ้มค่ามากกว่า-มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบสอง-ชั่วโมงอย่างเห็นได้ชัด และประหยัดกว่าระบบแก๊สพีคใหม่เมื่อรวมต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อมและสังคมด้วย

รูปแบบรายได้สำหรับการจัดเก็บแบตเตอรี่แตกต่างจากจุดสูงสุดแบบเดิม แบตเตอรี่สามารถสร้างรายได้ผ่านบริการกริดที่หลากหลาย: การควบคุมความถี่ (แหล่งรายได้หลัก), การเก็งกำไรด้านพลังงาน (การซื้อไฟฟ้าเมื่อถูก, ขายเมื่อแพง) และการชำระค่าความจุ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการควบคุมความถี่ให้ผลตอบแทนทางเศรษฐกิจส่วนใหญ่ แม้ว่าข้อได้เปรียบนี้อาจลดลงเมื่อมีการจัดเก็บข้อมูลเข้าสู่ตลาดมากขึ้น และการแข่งขันสำหรับบริการเหล่านี้ก็เพิ่มขึ้น

การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ถือเป็นข้อกังวลในการปฏิบัติงานอย่างแท้จริง เซลล์ลิเธียม-ไอออนจะจางหายไปตามรอบการประจุ-การคายประจุ ซึ่งต้องมีขนาดใหญ่เกินไประหว่างการติดตั้งเพื่อรักษาประสิทธิภาพไว้เป็นระยะเวลามากกว่า 10- อายุการใช้งาน 15 ปี การวิเคราะห์โครงการทดแทนพีคเกอร์ในแคลิฟอร์เนียพบว่าสิ่งอำนวยความสะดวกจำเป็นต้องมี-วงจรการคายประจุเต็ม-ที่เทียบเท่ากันระหว่าง 8 ถึง 62 รอบต่อปี โดยเฉลี่ย 27 รอบต่อปี อัตราการหมุนเวียนที่ค่อนข้างต่ำนี้เหมาะสมกับเทคโนโลยีลิเธียมไอออนเป็นอย่างดี เนื่องจากโดยทั่วไปแบตเตอรี่จะใช้งานได้ 5,000+ รอบก่อนที่จะสลายตัวอย่างมีนัยสำคัญ

แนวคิดพีคเกอร์แบบดั้งเดิมกำลังพัฒนาไป ในอดีต โรงงานเหล่านี้เพิ่มภาระงานเป็น 100% โดยเร็วที่สุด และดำเนินการในช่วงที่มีการใช้งานสูงสุด จากนั้นจึงปิดตัวลง การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของพลังงานหมุนเวียนทำให้เกิดหมวดหมู่ใหม่: โหลด-ตามหลังโรงไฟฟ้า

โหลด-โรงงานต่อไปนี้ทำงานที่โหลดบางส่วนที่แตกต่างกันเป็นเวลานานขึ้น โดยปรับเอาท์พุตอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สมดุลการไม่ต่อเนื่องของพลังงานทดแทน แทนที่จะตอบสนองต่อความต้องการสูงสุดในแต่ละวันที่คาดการณ์ได้ พวกเขาชดเชยความผันผวนของพลังงานลมและแสงอาทิตย์ในนาที-ถึง- นาที บทบาทนี้ต้องใช้เวลาตอบสนองที่เร็วขึ้น มีความยืดหยุ่นมากขึ้น และมักจะเริ่มต้นได้เป็นศูนย์-นาที ขณะนี้โรงงานบางแห่งรวมกังหันก๊าซเข้ากับที่เก็บแบตเตอรี่-แบตเตอรี่ให้การตอบสนองทันทีในขณะที่กังหันกำลังสตาร์ท จากนั้นกังหันจะเข้ามาแทนที่สำหรับความต้องการในระยะเวลาที่นานขึ้น-

วิวัฒนาการนี้ทำให้เส้นแบ่งระหว่างจุดสูงสุดและโหลด{0}}ฟังก์ชันต่อไปนี้ไม่ชัดเจน การติดตั้งสมัยใหม่ต้องจัดการทั้งสองบทบาท โดยทำงานที่โหลดที่แตกต่างกัน และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุปทาน มากกว่าการเปลี่ยนแปลงความต้องการเพียงอย่างเดียว ความแตกต่างระหว่างพีคเกอร์และโรงงานระดับกลางจะมีความหมายน้อยลงในกริดที่มีการซึมผ่านของพลังงานหมุนเวียนสูง

Peaker Plants

มีหลายวิธีเกิดขึ้นเพื่อความสามารถในการพีคที่สะอาดยิ่งขึ้น กังหันก๊าซที่ใช้ไฮโดรเจนได้-เป็นตัวแทนแนวทางเดียว Mitsubishi Power ได้พัฒนากังหันสำหรับงานหนัก-ที่สามารถปล่อยไฮโดรเจนร่วมได้ 30%- ในปัจจุบัน และสามารถแปลงไฮโดรเจนเต็มรูปแบบได้ในอนาคต กังหันเหล่านี้สามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถึง 65% เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าถ่านหินแบบเดิม ในขณะที่ยังคงรักษาความสามารถในการตอบสนองที่รวดเร็วซึ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินงานถึงจุดพีค โครงการสองแห่งในอเมริกาเหนือที่ใช้กังหันเหล่านี้ในการใช้งานแบบพีคกิ้ง มีกำหนดจะเริ่มดำเนินการเชิงพาณิชย์ภายในสองถึงสี่ปีข้างหน้า

ระบบไฮบริดที่ผสมผสานพลังงานหมุนเวียนเข้ากับพื้นที่จัดเก็บถือเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง Arizona Public Service ทำสัญญาซื้อพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 65 MW จับคู่กับแบตเตอรีลิเธียมไอออนขนาด 50 MW, 135 MWh- ที่ให้พลังงานในช่วงที่มีความต้องการใช้สูงสุดตั้งแต่เวลา 15.00 น. ถึง 20.00 น. ระบบ Manatee ขนาด 409 เมกะวัตต์ที่วางแผนไว้ของฟลอริดาจะถูกเรียกเก็บเงินโดยโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่อยู่ติดกัน แทนที่หน่วยก๊าซสองเครื่องที่เก่าแก่

โรงไฟฟ้าเสมือนจริง (VPP) รวบรวมแหล่งพลังงานแบบกระจาย-พลังงานแสงอาทิตย์บนชั้นดาดฟ้า ที่จัดเก็บแบตเตอรี่ ตัวควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ ที่ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า- และดำเนินการร่วมกัน การวิจัยโดย Brattle Group ชี้ให้เห็นว่าในที่สุด VPP ก็สามารถให้กำลังการผลิตแบบเดียวกับพืชที่มียอดสูงสุดโดยมีต้นทุนและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ต่ำกว่ามาก โปรแกรมตอบสนองความต้องการ ซึ่งผู้ใช้ลดปริมาณการใช้ในช่วงที่มีการใช้งานสูงสุดเพื่อแลกกับการชดเชย ถือเป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการจ่าย-กำลังการผลิตที่มีการใช้งานสูงสุด

การจัดเก็บแบตเตอรี่กำลังชนะการแข่งขันเพื่อกำลังการผลิตสูงสุดใหม่ในรัฐที่มีนโยบายพลังงานสะอาดเชิงรุก ข้อบังคับกริดที่เป็นกลางสำหรับคาร์บอนปี 2050 ของรัฐแคลิฟอร์เนีย-ได้กีดกันโรงงานผลิตก๊าซสูงสุดแห่งใหม่จากการอนุมัติตามกฎระเบียบอย่างมีประสิทธิภาพ แมสซาชูเซตส์ นิวยอร์ก และรัฐอื่นๆ อีกหลายแห่งได้ตั้งเป้าหมายการจัดเก็บพลังงานในช่วงกิกะวัตต์ภายในปี 2568-2573 โดยกำหนดกรอบการจัดเก็บข้อมูลไว้อย่างชัดเจนว่าเป็นกลยุทธ์การเปลี่ยนพีคเกอร์

การเปลี่ยนแปลงต้องเผชิญกับความเร็วที่แตกต่างกันไปตามภูมิภาค รัฐที่มีก๊าซธรรมชาติราคาถูกอยู่เป็นจำนวนมากและมีนโยบายด้านสภาพภูมิอากาศที่ไม่รุนแรงยังคงสนับสนุนกลุ่มก๊าซธรรมชาติสูงสุด แผนทรัพยากรแบบบูรณาการของฟลอริดายังคงรวม-พลังงานที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงใหม่มาเป็นเครื่องมือ-ในการปรับสมดุลกริด อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจะไม่มีแรงกดดันด้านนโยบายก็ตาม ต้นทุนลิเธียม-ที่ลดลงกำลังทำให้แบตเตอรี่สามารถแข่งขันได้ในเชิงเศรษฐศาสตร์เพียงอย่างเดียวในหลายตลาด

โรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในสหรัฐฯ ส่วนใหญ่จะหมดอายุการใช้งานภายในปี 2578 เมื่อจุดสูงสุดที่มีอายุมากขึ้นเกษียณอายุ ทางเลือกระหว่างการเปลี่ยนกังหันก๊าซใหม่หรือที่เก็บแบตเตอรี่จะมีแนวโน้มหันไปทางแบตเตอรี่มากขึ้น การวิเคราะห์ในเก้ารัฐระบุว่าต้นพีคเกอร์สามารถทดแทนได้ดีที่สุด โดยพิจารณาจากอายุ อัตราการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และสถานที่ในชุมชนด้อยโอกาส หลายคนมีอายุมากกว่า 30 ปีซึ่งมีอัตราการปล่อยมลพิษสูงและปัจจัยด้านความจุต่ำ-ซึ่งเป็นรูปแบบที่พื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่มีความน่าสนใจในเชิงเศรษฐกิจมากที่สุด

ผู้วิพากษ์วิจารณ์เรื่องการเลิกใช้จุดสูงสุดอย่างรวดเร็วกังวลเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือของกริดในช่วงเหตุการณ์ที่รุนแรง ข้อโต้แย้งมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วเทียบกับโซลูชันที่เกิดขึ้นใหม่ กล่าวคือ กังหันก๊าซมีประวัติการดำเนินงานมาหลายทศวรรษ ในขณะที่พื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่ขนาดสาธารณูปโภค-ยังค่อนข้างใหม่ นอกจากนี้ สภาพอากาศที่รุนแรงอาจส่งผลต่อทั้งอุปสงค์และอุปทานไปพร้อมๆ กัน-อุณหภูมิที่เย็นจัดอาจลดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ในขณะที่เพิ่มภาระความร้อน

ผู้สนับสนุนโต้แย้งว่าแบตเตอรี่มีข้อได้เปรียบด้านความน่าเชื่อถือที่โรงงานแก๊สไม่สามารถเทียบเคียงได้ เวลาตอบสนองที่วัดเป็นเศษส่วนของวินาทีช่วยให้แบตเตอรี่รักษาความถี่ของกริดให้คงที่ก่อนที่อุปกรณ์ที่ช้ากว่าจะสามารถตอบสนองได้ ซึ่งอาจป้องกันความล้มเหลวแบบเรียงซ้อนระหว่างไฟฟ้าดับ การกระจายทางภูมิศาสตร์ของการติดตั้งแบตเตอรี่ขนาดเล็กจำนวนมากจะสร้างความซ้ำซ้อนเมื่อเปรียบเทียบกับโรงงานที่มีจุดยอดแบบรวมศูนย์ และแบตเตอรี่ที่รวมอยู่ในไมโครกริดสามารถจ่ายพลังงานได้ในระหว่างที่กริดไฟฟ้าดับ ซึ่งช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นในท้องถิ่น

ความเป็นจริงน่าจะต้องใช้แนวทางพอร์ตโฟลิโอ การศึกษาแนะนำให้ผสมแบตเตอรี่สี่-ชั่วโมงเพื่อการโกนสูงสุดในแต่ละวัน เทคโนโลยีการจัดเก็บที่ยาวนานขึ้น-สำหรับกิจกรรมที่มีระยะเวลาหลาย- วัน การรักษาความจุของก๊าซไว้สำหรับกรณีฉุกเฉินที่รุนแรง การขยายการส่งสัญญาณเพื่อแบ่งปันทรัพยากรข้ามภูมิภาค และโปรแกรมความยืดหยุ่นของความต้องการ ทั้งหมดนี้มีส่วนทำให้โครงข่ายไฟฟ้าที่เชื่อถือได้โดยมีการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลน้อยที่สุด

โรงงานที่มีปริมาณเบสโหลดทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการขั้นต่ำคงที่ ในขณะที่พืชที่มียอดสูงสุดจะเปิดใช้งานเฉพาะในช่วง-ช่วงที่มีความต้องการสูงเท่านั้น สิ่งอำนวยความสะดวก Baseload ให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพและต้นทุนการดำเนินงานต่ำ เนื่องจากสร้างพลังงานได้ตลอดเวลา ผู้ใช้งานระดับสูงสุดให้ความสำคัญกับการเริ่มต้นระบบที่รวดเร็วและความยืดหยุ่น แม้ว่าจะมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการต่อหน่วยไฟฟ้ามากกว่า เนื่องจากใช้พลังงานเพียงไม่กี่ร้อยชั่วโมงต่อปี

พีคเกอร์กังหันแก๊สสมัยใหม่สามารถสตาร์ทและเข้าถึงกำลังทั้งหมดได้ภายใน 5 ถึง 15 นาที เวลาตอบสนองที่รวดเร็วนี้เป็นคุณลักษณะที่สำคัญ เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว โรงไฟฟ้าถ่านหินอาจใช้เวลาหลายชั่วโมงในการเริ่มต้น และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็ดำเนินงานอย่างต่อเนื่องเนื่องจากไม่สามารถปรับกำลังผลิตได้อย่างรวดเร็ว พื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่ตอบสนองเร็วยิ่งขึ้น โดยเข้าถึงเอาต์พุตเต็มในหน่วยมิลลิวินาที

ใช่ในหลายตลาด ระบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสี่-ชั่วโมง- ขณะนี้มีราคาถูกกว่าแก๊สพีคใหม่บนพื้นฐานการปรับระดับในเกือบทุกประเทศ เศรษฐศาสตร์เฉพาะขึ้นอยู่กับราคาไฟฟ้าในท้องถิ่น กฎเกณฑ์ของตลาดกำลังการผลิต ต้นทุนก๊าซธรรมชาติ และแรงจูงใจเชิงนโยบาย ความได้เปรียบด้านต้นทุนสำหรับแบตเตอรี่มีความแข็งแกร่งที่สุดในภูมิภาคที่มีอัตราการใช้ทดแทนสูงและมีความผันผวนของราคาสูง

เหตุการณ์สภาพอากาศที่ยืดเยื้อทำให้เกิดความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับการเปลี่ยนแบตเตอรี่ของพีคเกอร์ แม้ว่าแบตเตอรี่จะใช้งานได้สูงสุดที่สาม-ถึง-สี่-ชั่วโมงต่อวัน แต่ก็ประสบปัญหากับความต้องการหลาย-วันที่ยั่งยืน พีคแก๊สสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องตราบเท่าที่การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงยังมีอยู่ ข้อจำกัดนี้หมายถึงการเปลี่ยนความจุก๊าซโดยสมบูรณ์ต้องใช้เทคโนโลยีการจัดเก็บที่มีระยะเวลานานกว่า- หรือการรักษาความจุก๊าซบางส่วนไว้สำหรับเหตุการณ์รุนแรงที่เกิดขึ้นได้ยาก

Peaker Plants

โรงงานพีคเกอร์เป็นตัวแทนของเทคโนโลยีการเปลี่ยนผ่านในระบบโครงข่ายไฟฟ้าที่มุ่งสู่การลดคาร์บอน ความสามารถในการตอบสนองที่รวดเร็วยังคงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความเสถียรของโครงข่าย แต่วิธีการในอดีตในการมอบความสามารถนี้ผ่านการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลกำลังถูกท้าทายโดยระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ที่ให้การตอบสนองที่เร็วขึ้น การปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์ และเศรษฐศาสตร์การแข่งขันที่เพิ่มมากขึ้น

การเปลี่ยนแปลงจะไม่เกิดขึ้นสม่ำเสมอหรือข้ามคืน ตลาดที่มีนโยบายสภาพภูมิอากาศเชิงรุกและการรุกของพลังงานหมุนเวียนในระดับสูงกำลังเปลี่ยนการลงทุนจากก๊าซเป็นแบตเตอรี่แล้ว ภูมิภาคที่มีเชื้อเพลิงฟอสซิลราคาถูกและมีแรงกดดันด้านนโยบายน้อยกว่ายังคงสร้างจุดสูงสุดแบบเดิมต่อไป คำถามสำคัญไม่ใช่ว่าแบตเตอรี่จะมาแทนที่ความจุสูงสุดหรือไม่ แต่เป็นคำถามเกี่ยวกับไทม์ไลน์และวิธีที่กริดจะตอบสนองความต้องการด้านความน่าเชื่อถือในระหว่างการเปลี่ยนแปลง

สำหรับผู้ให้บริการระบบโครงข่ายไฟฟ้า สาธารณูปโภค และผู้กำหนดนโยบายด้านพลังงาน วิวัฒนาการของขีดความสามารถสูงสุดจำเป็นต้องสร้างสมดุลระหว่างลำดับความสำคัญของการแข่งขัน: รักษาความน่าเชื่อถือพร้อมทั้งลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จัดการต้นทุนในขณะที่อัปเกรดโครงสร้างพื้นฐาน และรับประกันความเท่าเทียมกันด้านพลังงานในขณะที่เปลี่ยนรูปแบบส่วนประสมการผลิต เทคโนโลยีนี้มีไว้เพื่อลดปริมาณคาร์บอนสูงสุด การนำไปปฏิบัติขึ้นอยู่กับกรอบนโยบาย การออกแบบตลาด และการตัดสินใจลงทุนที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน ซึ่งจะกำหนดรูปแบบระบบไฟฟ้าในทศวรรษต่อๆ ไป