将可再生能源整合到电网中不是问题，而且比坚持使用肮脏的能源要便宜。

我们可以使用煤炭，天然气和核能建立24/365可靠的电网；或与风能，太阳能和其他可再生能源一起使用。技术有所不同，但真正的问题是成本。可再生能源在直接（发电）成本和外部成本方面均获胜。这是一篇有关100％可再生电网将如何运行并为我们提供更便宜的电力的文章。

有关其他反清洁技术神话的回应，请参阅：反清洁技术神话被揭穿（您的第一资源）。

编者注：CleanTechnica的一位出色读者为我们提供了这篇独家的客座帖子，内容涉及可再生和不可再生各种电源的“间歇性”。可以这么说，文章“将它撞出公园”。与某人讨论风能或太阳能的“间歇性”？将此文章添加到您的作品列表中，与他们分享！（此外，我只链接了两个您可以添加书签的链接。）实际上，文章中包含许多非常有趣且重要的要点（和技术），它看起来像是我们过去几年在CleanTechnica上所讨论的内容的综合。这可能是我在CleanTechnica上发表过的最喜欢的文章。请享用！并与您的朋友分享！

由Victor Provenzano

在否认了一段时间之后，似乎石油公司已经步入正轨。多年来，他们否认有任何升温。然后当他们中的一些人最终承认这一点时，他们不准确地说，科学家仍然“不确定”原因。现在，也许其中有些变得太微不足道了，甚至变得太聪明了。有时，某些石油公司最近所说的话，尤其是关于“可再生能源的间歇性”的说法，甚至可能超出公众的理解范围。对于那些对能源问题有所了解但尚未得到充分了解的全球公民的“利基市场”，“间歇性风险”可能只是一个可行的论据。在我看来，这是一个好兆头。石油公司显然已经耗尽了想法，试图说服我们在应对气候变化方面采取缓慢行动，甚至是在它们用尽常规石油和天然气之前。

随着风能价格越来越低，太阳能光伏价格急剧下跌，诱人的是，即使天然气成本可能很快，大型石油公司仍然会采取哪些其他论点来减缓向可再生能源的过渡不能与中西部的风能成本或西南部的太阳能光伏发电竞争？“间歇性风险”可能是壳牌或康菲仍将能够提出的仅有的“合理”论据之一。然而，谁会在乎呢？很快，专注于价格点的美国能源市场可能会简单地对石油巨头说：“坦率地说，亲爱的，我不会对这种“风险”一窍不通。

简而言之，如果顺风顺水，市场一定会解决“间歇性问题”中的问题，如果有的话。

那么，与现在由煤炭，核能或天然气提供的基本负荷电力相比，可再生能源的间歇性和可靠性如何？

首先，由于燃煤，原子能和天然气电厂的“运行不可靠”，它们在较长的时间范围内（如运营年份或整个使用寿命）高度“间歇性”。他们需要大量计划内或计划外的维护和维修。作为集中式发电厂，通常必须完全关闭它们才能完成这项工作，因此，当发生这种情况时，它们无法为电网提供任何电力。所有这些停机时间的结果是，核电厂仅83％的时间发电。联合循环天然气厂，有86％的时间；和燃煤电厂占88％。核电站更加不健全和不可靠，因为许多核电站必须过早关闭，并且由于在其活跃的寿命期内，四分之一以上的核电站必须一次关闭至少一年或一年以上才能维修。简而言之，不可再生的基本负荷发电厂仅在实际运行时才可作为电网的“基本负荷”，并且由于平均每年约7周未上线，因此更准确的名称是它可能是“周期性不可靠的长期基本负荷”。如果我们简单地公平地描述它，它可能卖得不好。因此，由于这些基本负荷工厂长期不可靠，我们的古董电网始终必须保持充足的电力储备，超出7月份最大高峰需求所需的电力储备。整个布置是一个滑稽可笑的，二氧化碳排放，生态不健全且效率低下的系统，无法通过古老的电网供电。

Synapse Energy在最近的一项研究中声称，未来的，高度可再生的电力系统，无论是否伴有最新的智能电网，都可以在99％的时间内满足或超过区域需求。在存储上。可以想象，这个新系统是什么样的？从长远来看，它将有多可靠？以及如何解决每分钟的间歇性问题？

图片来源：通过Shutterstock的太阳能电池板，风力涡轮机和地球仪

任何几乎完全基于可再生能源的发电系统都将依赖于基本负荷电源和间歇性电源。在可再生基本负荷电力的主要示例中，最重要的是发现大型水力发电厂，地热发电厂和太阳能热发电厂（以熔融盐为存储介质），而将来，生物炭发电厂和联合循环发电厂正在运行单靠沼气也可能是可再生的基本负荷电力的来源，同时也可以帮助我们恢复土壤并显着抑制粪便，下水道和垃圾填埋场的碳排放。由于水电大坝遍布美国，北部，南部，东部和西部以及加拿大，因此它们可以作为基本负荷电力或可靠的备用电力的主要来源，以消除风的变化未来的基于太阳能的网格。

总而言之，可再生基础负载在其生命周期内比传统基础负载更可靠。平均而言，对可再生基本负荷发电厂进行计划内或计划外的维护所需的停机时间要少得多。例如，太阳能热电厂98％的时间都在运行。水电大坝，95％的时间；和地热发电厂占91％。对于任何未来仅靠沼气运行的联合循环发电厂，人们可以假定它们的“可靠率”与当今的联合循环天然气发电厂大致相同：约为86％。

最间歇性的可再生能源，风能和太阳能光伏，也是所有可再生能源中最可靠的。他们几乎不需要维护和修理。太阳能PV能够在98％的时间内发电（在北欧夏天，太阳没有落山）；陆上风能98％的时间发电；和海上风电，有95％的时间。而且，与集中式可再生基础负荷发电厂相比，大多数情况下，仅单个太阳能电池板或单个风力涡轮机随时需要维修，而不是整个风电场或太阳能电池阵列。因此，在进行计划内或计划外维护时，公用事业规模的太阳能电池板或风电场能够保持“正常运行”。在某种程度上，风能和太阳能光伏的长期可靠性在一定程度上抵消了太阳能电池板和风力涡轮机至少在本地会经历的短期变化，但至少在不可想象的情况下，它们被迫保留通过分布式可再生能源和灵活的设计策略与智能电网隔离。

我们能否使“间歇性问题”或多或少消失？或者，它甚至存在吗？超过200项研究表明，在可再生能源的比例超过能源结构的30％之前，电网不会出现重大成本或技术问题。其中许多研究表明，实际阈值要高得多。同时，在现实生活中，到2010年，德国的4个州已经依靠风力发电满足其43％至52％的电力需求，而不必面对任何重大危机，而最近的一项研究表明，欧洲的超级电网将能够尽管间歇性运行，但仍可处理高达70％的风能电能。那么，为什么大惊小怪呢？

一方面，数万亿美元的“固定资产”将很快受到威胁：煤，焦油砂，页岩气，北极石油等。有人告诉我，从根本上减少碳排放的一种方法可能是保留这些稀有资产在地下，例如，可以由BP和Heartland Institute的古生物学家研究它们。

因此，我们如何克服现在看来很小的“间歇性风险”？好消息是，我们将需要克服的大多数策略已在欧洲，美国和全球范围内使用：（1）通过提高效率来最大限度地减少电力需求； （2）建立足够的存储和备用电源； （3）使用“智能超级电网”将各种可再生能源连接起来，这些可再生能源必须广泛分布在整个景观中，同时使用预测，需求响应和供应管理进行微调； （4）通过增加一定数量的新的可再生基本负荷电力，为新系统奠定基础； （5）依靠风能和太阳能的每日和季节性互补来消除任何剩余的可变性或间歇性。

如果通过提高效率来最大程度地减少电力需求，则用于管理智能电网的电力供应将减少千瓦数，并且用于平衡的可变性也将减少。例如，在美国，工业消耗的电力中约有60％用于驱动电动机。总体而言，在整个美国经济中，从风扇，水泵到笔记本电脑和打印机，大约有30亿个电动机在运转。如果我们要用最高效，最新的变速电动机替换其中的大多数电动机，那么节省的费用将是巨大的，并且可以更轻松地管理新的电网及其可变性。其次，如果我们要最大限度地利用日光，同时更换为LED，同时添加一些传感器和控件以根据每个房间的日光量增加或减少电光量，则电力需求将急剧下降，并且按照密斯·凡·德·罗（Mies van der Rohe）的想法，在新的可再生能源系统中，变少了。

该系统肯定需要一定量的备用电源，尤其是在高峰需求的数小时和数月内。根据NERC的数据，美国目前的备用电量比满足7月份峰值需求上限所需的电量高出23％。当然，很多需求不是因为高峰需求，而是因为当前的美国系统还必须能够替换所有过早关闭或用于维护和修理的不可靠发电厂。最终，几乎完全基于可再生能源需求的系统将有多少备用功率？也许比现在少了。切记：陆上风电场和太阳能电池板在98％的时间内都是可靠的或能够保持运转。那会有所不同吗？

英国国家电网报道，在完全没有风能收获的情况下，仅需要22 GWh的化石燃料储备电力即可支持英国的23,700 GWh的风力发电。部分原因是，风总是在海景或风景中的某个地方吹来（通常很多，不远），因此风能总是从那里传到风少或根本没有风的城镇。太阳能光伏也是如此。如果存在传输基础设施，则始终可以将一瓦的太阳能从一个阳光明媚的地方发送到该国“太阳不发光”的任何黑暗角落。欧洲的经验表明，风能和太阳能在整个国家或附近国家/地区的各种景观中拥有的越多，可以预见到会有多少电力可用，并且越容易平衡任何剩余的可变性或间歇性。因此，在未来，基于可再生能源的“智能系统”可能比我们目前需要的储备电力更少，而不是更多。至少，这是Synapse Energy的Thomas Vitolo博士的观点，他与人合着了关于高度可再生电气系统未来可行性的最新研究。鉴于所有这些，“断断续续问题”的严重性是否被许多美国能源专家和CNN和《纽约时报》的主要媒体ps不准确地或几乎系统地夸大了？好像是

尽管如此，如果新系统中的备用电源可能是可再生基本负荷电源的形式，而不是间歇性的风能或太阳能，那将仍然更好。由于在美国已经拆除了大小的水坝，并且由于对水生生物的影响及其巨大的景观足迹，大水力发电现在被视为不明智或更少的绿色选择，可再生储备电力的关键绿色选择也许，是地热，太阳热能，沼气和生物碳。在美国西部，有大量可利用的地热能。西南地区也有足够的太阳能资源，可以为美国提供很多倍的电力。在“激进”的开发方案中，厌氧消化池产生的沼气可以为美国提供每天的甲烷资源，相当于我们当前天然气消耗量的3％左右，在“最大”方案中甚至可能高达8％。最后，在制造生物炭时，热解产生的能量也可能发挥作用。

至于未来基于可再生能源的系统中短期和长期的存储需求，我们现有的存储形式可以满足这些需求。

目前，世界上几乎所有的蓄电容量都是抽水的，因为价格合适，而且很高兴地，它可以在15到30秒内提高。日本的蓄水能力大约相当于其总发电能力的10％，而欧洲已经达到了5％。由于美国的比较p仅为2.5％，因此似乎还有扩展的空间。

像抽水蓄能一样，压缩空气存储只能位于数量有限的地方，然而，它只能在30秒内增加，并且，据估计，其成本现在与抽水蓄能相比。

至少可以说，电池等更迅速可扩展的存储成本很高。但是拥有更多此类存储将有助于消除可再生能源的可变性和间歇性。像壳牌这样的石油公司坚持认为，电池存储的高成本仍然是大规模引入可再生能源的障碍。当然，这是无稽之谈，因为到2010年，在德国的某些州，尽管这些州的电池电量很少，但风能占其年度用电量的43％至52％。那么，如果我们要以某种方式获得比后门更多的电池存储空间，该怎么办？它的确可能很快就会发生。车对网存储（V2G）正在酝酿中，并可能在某个时候变得强大。在一种乐观的情况下，到2030年，美国近四分之一的汽车可能已经是电动的。仅这些汽车中的存储量便可以为电网提供大量可快速提升的存储容量，远远超出其任何需求。更重要的是，新的GE“辉煌”风力涡轮机内部已经有足够的电池存储，以帮助消除公用事业规模风电场产生的风力的局部变化。

尽管如此，尽管如此，看来仍然需要大量新的额外存储容量来抵消可再生能源的间歇性这一想法似乎是一个永恒的神话。好消息是，它在西班牙，丹麦，德国和葡萄牙以及爱荷华州的实践中都被打破了。

不仅需要解决方案来消除高度可再生电网中的任何残留问题，而且目前正在准备中的还有令人惊讶的数量众多的有前途的新存储技术，距离掀起波澜仅数月或数年。一个例子：廉价的熔盐作为通用存储介质。当然，它已被用作西班牙和其他地方的太阳能热电厂的能量存储手段，允许其中一些人在24/7全天候运行中，每分钟可能产生所需的电量。同时，考虑到更广泛的应用，许多公司和研究机构正在努力研究是否可以将熔融盐用作所有其他形式的可再生能源的有效存储介质。它的优点在于，经过一整天之后，熔融盐在其高度绝缘的容器中仅损失了前一天吸收的热量的1％。小神童工作愉快。

信用：Bruno Burger，弗劳恩霍夫ISE

风能和太阳能的互补性是即将成为可再生能源的电网的另一张王牌。风和阳光的自然“平衡行为”将有助于限制可变性和间歇性的影响，并确保它们更易于管理。

总体而言，在美国，风电场在夜间产生更多的电力，而太阳能电池板仅在白天产生电力。通常，在清晨，随着太阳升起，风逐渐减弱，太阳在太阳电池板上的照度越来越高。而在傍晚和傍晚，随着太阳一点一点地降落在天空中，并为我们提供更少的太阳能，风通常在上升，从而使人的涡轮机更频繁地以更高的速度旋转。此外，当白天风完全消散时，太阳通常比白天的其他时间更明亮。

太阳和风似乎是无法协调的和谐：通常相互补充，有时他们以标签团队的身份唱歌，然后两者同时发挥相同的作用。

信用：Bruno Burger，弗劳恩霍夫ISE

然后，每天的风能和太阳能的互补性会被高度的季节性互补性所支持：总体而言，在美国，尽管各个地区之间存在任何差异，但夏季的阳光却更加明亮，而风的吹动却更加频繁和频繁。冬天时。在春季和秋季，这是过渡时期，从某种意义上说，太阳和风在“中间相遇”：随着太阳在秋天开始失去光彩，风在上升；随着春季或春季末风的减弱，太阳的光芒更加灿烂。总而言之，至少就即将成为可再生能源的电网而言，阳光和风似乎是在不经意间“为彼此而造”的。似乎通过设计这种互补性，在不久的将来可能最常见的两种可再生能源形式将很快并肩工作，以限制可变性和间歇性的影响。

未来，新的智能超级电网将以减少的需求，混合的存储和备用电源，可再生的基本负荷，分布式的电源以及互补的电源来监督，协调和校准整个可再生系统。可变性和间歇性只会在本地发生，但是，风力涡轮机将使用自己的电池来消除差异，太阳能电池板将使用微逆变器和功率点跟踪器来最大化输出。在整个超级电网的层面上，可变性和间歇性几乎消失了，因为电网中的智能链接允许它从附近或远处到处随处重新分配电力，从而在同一时间协调供需减少两者的变异性。歌颂“ E pluribus unum”的奥斯卡·迪格斯（简称“ Oz”）将坐在幕后，但这一次，他的确会或多或少地看到所有人并了解全部。他将能够精确地预报天气，每分钟修改预报，提前计划所需的电源，不断地进行校准，并且几乎总能赢得比赛，除非发生太阳耀斑或30英尺海啸，可以胜过他。

至于美国超级电网的大规模需求响应能力，它已经以“模拟”形式出现：美国和加拿大的电网主管已经有能力将峰值需求减少超过66吉瓦，相当于大约8吉瓦。美国高峰需求的百分比。到2020年，需求响应能力将设置为两倍以上。在未来的智能超级电网中，需求响应将变得更加智能，并且使向能源组合中添加更多风能和太阳能变得更加容易。

在等式的另一侧，有“供应管理系统”。例如，WEMS或风能管理系统现在能够实时监视整个区域或国家/地区景观中的一组风电场，同时使风电场向上或向下倾斜，从而使电压每分钟保持平衡，并计划维护和修理。毫不奇怪，对于屋顶和公用事业规模的太阳能，以及整个阵列或各种新旧可再生能源，都可以做同样的事情，因此，全国电力供应的一部分可以保留为备用，也可以增加或减少根据需要顺利进行。数字时代的“全国供应管理”仅需很短时间。它只需要等待超电网的到来。

最后，“虚拟发电厂”似乎让我们瞥见了智能，细心的超级电网一天将能够在本地，区域和国家范围内做的事情。由于“虚拟电厂”已经将需求响应与供应管理相结合，因此它是迈向“超级”的微型智能电网。通过监督并同时平衡供需，它能够整合整个景观中的各种小型可再生能源，形成一个“虚拟”集中式工厂，然后可以与风电场，太阳能公用事业，地热工厂协同工作，以及所有其他集中式电源安装。瞬间，它将使您的热电联产和屋顶太阳能与30英里之外的农场的微型水力发电厂和沼气厂进行通讯，因此它们以及数十种其他微型可再生能源都可以像它们一样单个“集中工厂”的一部分。最终，一个聪明的全国性超级电网可以通过使用相同类型的精细的供需平衡行为以及相同的高互连行为来使整个美国电网运行，但是这次，跨越更远的距离。

一个完善的智能资产，新的，新兴的电网将向彼得借用千瓦数来付给保罗，而保罗在任何时候只要彼得需要的话，甚至都无法以兆瓦偿还保罗。

就是这样。它可能尚未到位，但是新兴的网格正在逐渐出现，并将使用许多熟悉的方法。正如麦克卢汉所说，“未来的未来就是现在。”

通过提高效率，储备电力和存储，可再生基本负荷以及风能和太阳能的互补性降低需求，这将使新的全国性电网胜过并避免间歇性。由于智能电网可以预见天气，松动和最小化需求，并根据需要在整个美国范围内排列电力供应，因此智能电网将每分钟或几乎总是赢得胜利。或者至少比我们古朴，当前的古董电网的主人要频繁得多，其大规模停电，经常性的停电和电涌。

因此，尽管壳牌石油公司对“间歇性问题”一向不屑一顾，而“间歇性问题”一直是一个极其次要的事情，但如今它的日子已经过去了。从零开始。

因为这从来都不是一个“问题”。

Victor Provenzano是LEED顾问，他目前正在撰写有关全球生态危机的书。我们一定会在发布时分享它！如果您对LEED的某些支持感兴趣，那么Victor可以住在纽约市。您可以通过[email protected]与他联系。