Хотя очень высокие скорости ветра во время зимних штормов могут привести к временному отключению турбин, они обнаружили, что наибольший риск внезапных потерь энергии ветра будет летом, когда скорость ветра самая низкая. Выводы, опубликованные в журнале Энергия, могло бы помочь коммунальным службам, директивным органам и потребителям в Новой Англии определить, чего ожидать с точки зрения цены и надежности от добавления оффшорной ветроэнергетики в регионе.

"Добавление морского ветра на этот рынок снижает оптовые цены на электроэнергию в целом и довольно последовательно сокращает выбросы", - сказал Джордан Керн, доцент кафедры лесного хозяйства и экологических ресурсов в штате Северная Каролина. "Когда мы рассматриваем эти сильные зимние штормы, редки случаи, когда вы теряете энергию ветра из-за чрезмерно высоких скоростей ветра, и даже тогда это не нарушает систему и не вызывает шока на рынке. Более серьезная проблема, которую мы выявили, заключается в том, что делать летом, когда действительно жарко, а скорость ветра низкая ".

В Новой Англии планируется добавить значительные дополнительные мощности ветроэнергетики - до 60% предлагаемой новой выработки электроэнергии будет производиться на морских и береговых ветряных электростанциях. В регионе уже находится первая в стране крупная оффшорная ветроэлектростанция мощностью 30 мегаватт, построенная за пределами Род-Айленда. И хотя ожидается, что энергия ветра станет "спасительной милостью" во время экстремальных зимних штормов, исследователи хотели посмотреть, могут ли штормы также нарушить электроснабжение и повысить цены, поскольку турбины отключаются при скорости ветра более 55 миль в час.

"Наземная ветроэнергетика составляет большую часть всей ветроэнергетики в США", - сказал Керн. "Многое из этого расположено в центре страны. Однако, если вы живете на Восточном побережье, земля стоит дорого, а скорость ветра ниже. Вот тогда оффшор начинает выглядеть хорошо".

В ходе анализа исследователи использовали модель электросети, чтобы смоделировать влияние дополнительной энергии ветра на цены на электроэнергию в шести штатах Новой Англии - Коннектикуте, Мэне, Массачусетсе, Нью-Гэмпшире, Род-Айленде и Вермонте - во время сильного похолодания с декабря 2017 по январь 2018 года. Во время шторма спрос на электроэнергию и цены на природный газ резко возросли из-за циклона "бомба".

Они обнаружили, что дополнительная энергия морского ветра уменьшила серьезность скачков цен во время похолодания, даже несмотря на внезапную потерю мощности, когда турбины отключились на один день из-за штормового циклона.

В среднем они обнаружили, что оптовые цены упали бы на 28,81 доллара за мегаватт в час, если бы во время шторма было подключено дополнительно 4000 мегаватт морской ветроэнергетики.

"Мы хотели посмотреть, будут ли отключения из-за внезапной нехватки энергии от морских ветряных электростанций, но мы не видели случая, когда система отключалась ни в одном из сценариев, которые мы оценивали", - сказал ведущий автор исследования Керем Зия Акдемир, аспирант. в области лесного хозяйства и экологических ресурсов в штате Северная Каролина. "Большую часть времени во время зимних погодных явлений наличие ветра - это хорошо, потому что скорость ветра высока. Лишь изредка скорость ветра становилась настолько высокой, что ветряные турбины полностью отключались".

Они также рассмотрели, повлияет ли добавление морской ветроэнергетики мощностью 800 или 4000 мегаватт на цену электроэнергии в течение 69 лет с 1949 по 2018 год, по сравнению с тем, если бы не было добавлено дополнительных морских ветроэнергетических мощностей. Они обнаружили, что дополнительная энергия ветра снизила среднюю оптовую цену на электроэнергию за исследуемый период.

"Мы заметили, что если мы увеличим мощность морского ветра в регионе, то, как правило, оптовые цены будут ниже", - сказал Акдемир. "Были один или два случая, когда мы наблюдали очень, очень высокие цены, потому что чрезмерная скорость ветра приводила к отключению турбин, что приводило к внезапной потере энергии ветра в регионе, но это не имело очень серьезных последствий для электросети Новой Англии".

В сценарии с наибольшим добавлением энергии ветра цены выросли в среднем на 89 центов за мегаватт-час во время отключений турбин.

Случаи отключения из-за чрезмерной скорости ветра также не были причиной самых высоких цен в анализе. Наиболее частое и серьезное повышение цен происходило в летние месяцы, когда люди используют много энергии для охлаждения своих домов, а скорость ветра была низкой.

"В зимнее время спрос на электроэнергию немного меньше, чем летом, поэтому есть некоторые другие электростанции, которые могут быстро включиться и заменить ветер", - сказал Керн.

В исследовании рассматривались оптовые цены на электроэнергию, и исследователи заявили, что вопрос о том, как ветрогенерация может повлиять на стоимость электроэнергии для потребителей, все еще остается открытым.

"Полученные результаты в целом свидетельствуют о том, что почти постоянное добавление ветра в систему на шельфе приведет к снижению рыночных цен и выбросов", - сказал Керн. "Означает ли это, что потребители будут платить меньше за электроэнергию, - гораздо более сложный вопрос. Строить морские ветряные электростанции недешево; вы должны строить их в океане. Потребителям, возможно, придется заплатить за это".

Исследование "Оценка рисков для оптового рынка электроэнергии Новой Англии от потерь энергии ветра во время экстремальных зимних штормов" было опубликовано онлайн в Энергия. Исследование было проведено в соавторстве с Джонатаном Ламонтаном из Университета Тафтса. Исследование финансировалось Научным управлением Министерства энергетики США в рамках исследований в рамках программы многосекторальной динамики, моделирования систем Земли и окружающей среды.