NRELの新しいデータセットが示す、建物の柔軟性がグリッドにもたらす価値(New NREL Dataset Shows Value Building Flexibility Adds to Grid)

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2022-08-04 アメリカ国立再生可能エネルギー研究所(NREL)

この研究は、米国本土で予測される将来の電力システムにおける一般的な建物の柔軟性の総価値(容量、エネルギー、アンシラリーサービスの価値を含む)を、コンピュータモデリングを用いて推定した最初の研究となります。建物の柔軟性とは、建物の電力需要の調整、シフト、調節を行う能力を指します。
主執筆者であるElla Zhou氏は、「従来のエネルギー分野の分析では、供給側と需要側が非常に分離されていました。私たちのプロジェクトは、この2つの世界の架け橋となる最初の試みの1つでした。」と述べています。

風力や太陽光で発電された電力は性質上変動するため、特に再生可能エネルギー資源の量が増えるにつれて、送電網はより柔軟に運用される必要があります。また、米国の電力需要の大半を占めるビルディングにも柔軟性が求められており、電力負荷の分散、シフト、変調が可能であることが必要です。

研究者は、建物がグリッド総価値に与える寄与を測定するために何億回ものシミュレーションを行い、他の研究者が利用できるように一般公開されたデータセットを作成しました。

研究者らは、様々なシミュレーションされたグリッド条件に基づいて、柔軟性のある建物負荷の限界的なキロワット時の1時間ごとの総価値を推定しました。その結果、建物の負荷シフト(ピーク時以外の安い時間帯に電力を多く消費すること)の月間平均総量は、1日あたり1kWhあたり38セントと高いことが分かりました。さらに、2050年時点では1kWhあたり156セントの価値があるとした。
第2段階の研究では、1年間のうち20時間の電力使用を最適化することで、1kWhの柔軟なビル負荷が最大105ドルの総グリッドサービス価値を提供できることが示されている。また、最適化することで二酸化炭素排出量の削減効果も期待できます。この研究により、ビルディングセクターの望ましいグリッドレスポンスにインセンティブを与える適切な価格メカニズムを構築することの重要性が強調されました。

<関連情報>

再生可能エネルギーのレベルが異なる将来のバルク電力系統をモデル化し、柔軟性収益を構築する。 Building flexibility revenue in modeled future bulk power systems with varying levels of renewable energy

Ella Zhou,Elaine Hale,Elaina Present
Heliyon  Available online:12 July 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09865

Abstract

The buildings sector can provide important demand-side flexibility for the integration of renewable energy. With the changing power system and rapid advancement in building energy control technology, technology providers and demand response aggregators need to know what potential revenues could be obtained by providing grid services. We dispatch a normalized and parameterized model of building load shifting against marginal service prices from grid investment and operational models to produce a database of the capacity, energy, and ancillary service revenues (gross value of providing bulk power system services) for a marginal kilowatt-hour (kWh) of shiftable load. The database is geographically disaggregated, hourly, and parameterized so that flexibility value can be estimated for a wide range of building technologies. The database covers the contiguous United States under three 2030 grid scenarios. Given the high degree of uncertainty in such grid projections, the results are perhaps best interpreted in terms of regional climate and grid mixes and are thus potentially applicable in non-U.S. contexts. Upon analyzing the results, we find the monthly mean gross value of building load shifting is 0–38 cents/kWh-day and the daily gross value of shifting the highest-value hour each day can be up to 620 cents/kWh-day. The different revenues obtained by aggregating results in different ways, as well as observed regional and seasonal differences, suggest different building technologies and grid environments might call for demand response program designs and business models.

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