美国的电力系统正在发生根本性的变化，因为它从化石燃料转变为可再生能源。虽然2000年代的前十年在天然气产生的巨大增长中，而2010年代是风和太阳能的十年，但早期的迹象表明，2020年代的创新可能是“混合”发电厂的繁荣。
典型的混合动力发电厂将发电与在同一位置的电池存储相结合。这通常意味着太阳能或风电场搭配大型电池。合作，当太阳能在白天达到顶峰时，太阳能电池板和电池存储会产生可再生能源，然后在太阳下降后根据需要释放它。
查看开发管道中的电源和存储项目，可以瞥见混合动力的未来。
我们的队伍在劳伦斯·伯克利国家实验室，发现这是一个惊人的1,400吉瓦拟议的发电和存储项目已应用于与电网连接 - 比所有现有的美国发电厂总和更多。最大的集团是太阳能项目，其中三分之一的项目涉及混合太阳能加电池存储。
尽管未来的这些发电厂提供了许多好处，但它们也提出问题关于如何最好地操作电网。
为什么杂种很热
随着风和太阳能的增长，它们开始对网格产生重大影响。
太阳能已经超过25％加利福尼亚州的年度发电量正在迅速传播，例如德克萨斯州，佛罗里达和佐治亚州。从达科他州到德克萨斯州的“风带”已经看过风力涡轮机的大量部署，爱荷华州从风中获得了大部分力量。
可再生能源的高比例提出了一个问题：我们如何整合可再生能源，这些可再生能源全天产生大量但不同数量的动力？
约书亚·罗德斯（Joshua Rhodes）/德克萨斯大学奥斯汀分校。
那就是存储的地方。锂离子电池价格有迅速跌倒近年来，由于生产已经扩大到电动汽车市场。虽然对未来有担忧供应链挑战，电池设计也可能发展。
太阳能和电池的结合使混合动力植物操作员可以在需求最强时在最有价值的时间内提供电力，例如空调高高运行时的夏季下午和晚上。电池还有助于使风能和太阳能的生产平滑，存储否则会限制的多余功率，并减少网格上的拥堵。
杂种主导着项目管道
在2020年底，美国有73个太阳能和16个风混合动力项目，总计为2.5吉瓦的一代和0.45吉瓦的存储空间。
如今，太阳能和杂种主导了开发管道。到2021年底，超过拟议的太阳能675吉瓦植物已申请网格连接批准，其中三分之一与存储配对。另外还有247吉瓦的风电场，其中有19吉瓦，约8％的杂种。
近年来，拟议的太阳能，储存和风力发电的数量急剧增长，而煤炭，天然气和核电逐渐消失。劳伦斯·伯克利国家实验室
当然，申请连接只是开发发电厂的一步。开发商还需要土地和社区协议，销售合同，融资和许可证。在2010年至2016年之间，只有大约四分之一的新工厂进入了商业运营。但是，对杂种植物的兴趣深度预示着强劲的增长。
在加利福尼亚等市场中，电池对于新的太阳能开发商来说是必不可少的。因为太阳能经常考虑大多数权力在白天市场中，建造更多信息几乎没有价值。目前，加利福尼亚队列中所有拟议的大规模太阳能容量中有95％带有电池。
关于未来的混合动力和问题的5堂课
可再生混合动力车增长的机会显然很大，但它提出了一些问题我们的组在伯克利实验室一直在调查。
这是我们的一些最佳发现：
这项投资在许多地区有所回报。我们发现，在太阳能发电厂添加电池时，它也会提高价格，但也增加了电源的价值。将生成和存储放在同一位置可以从税收抵免，施工成本节省和运营灵活性中获取收益。查看近年来的收入潜力以及在联邦税收抵免的帮助下，增加的价值似乎证明了更高的价格。
共同位置也意味着权衡。风能和太阳能在风和太阳资源最强的地方表现最好，但是电池提供了最大的价值，它们可以提供最大的网格好处，例如缓解拥堵。这意味着在确定价值最高的最佳位置时会有权衡。在某些情况下，只有在与太阳能共同置于太阳能共同位置的情况下才能获得的联邦税收抵免可能会鼓励次优的决定。
随着太阳能使网格饱和，混合动力已成为夏威夷的标准配置。Dennis Schroeder/NREL
没有一个最好的组合。混合工厂的值部分由设备的配置确定。例如，相对于太阳能发电机的电池尺寸可以确定工厂可以发电的晚上。但是，夜间电力的价值取决于当地市场状况，这些条件在全年变化。
电力市场规则需要发展。混合动力车可以以单个单位或单独的实体参与电力市场，并独立使用太阳能和存储竞标。混合动力车也可以是卖方或权力买家，也可以是两者兼而有之。那会变得复杂。混合动力的市场参与规则仍在不断发展，使工厂运营商可以尝试他们的出售方式。
小型杂种创造了新的机会：混合动力发电厂也可能很小，例如房屋或企业中的太阳能和电池。这样的杂种已成为夏威夷的标准随着太阳能饱和网格。在加利福尼亚州，受到阻止野火的顾客越来越多地为其太阳能系统增加存储空间。这些“幕后”杂种提出有关如何重视它们以及如何为电网操作做出贡献的问题。
杂种才刚刚开始，但是还有更多。需要对技术，市场设计和法规需要进行更多研究，以确保随着它们的网格和网格定价的发展。
尽管仍然存在问题，但很明显，杂种正在重新定义发电厂。他们可能会在此过程中重新制定美国电力系统。
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