在过去的十年中，太阳能已从“玩具”迅速转移到大型项目，并且这种起飞曲线的延续将有望在未来使这种类型的发电占据主导地位。 还是不行 在预测尝试中，有很多副本被打破了，主要有两个主张：太阳在夜间不透过云层照耀（即光源的可变性）以及太阳能电池生产的高能量强度，并且这种能量不会在太阳能电池的运行过程中返回。 （
EROEI <1）
从技术上讲，解决了第一个可变性问题-您只需要制造更多的太阳能电池板和足够容量的电池即可。 但是，这种方法显然加剧了EROEI和电力成本的问题。 您可以在
Lazard的评论中看到费用，但是我还没有看到尝试为带有电池的太阳能发电站计算EROEI的尝试。 因此，我决定自己算一算，并得到了一个相当意外的结果，最终得出了那个结果。
为了进行评估，让我们计算一个位于美国亚利桑那州尤马市的带有锂离子电池的发电厂。 为什么在亚利桑那州？ 这是太阳能发电厂（世界上最好的发电厂之一）的好地方，并且有很多信息。 如果EROEI在这里证明不足以统一，那么这对于将太阳作为当今的基本电力来源来说将意味着巨大的问题。 如果EROEI更高，那么考虑到我们将要进行的分析，就可以轻松地将计算应用于世界上的任何地方。
顺便说一句，在尤马，有一个容量为250兆瓦而不是24x7的相当大的SPS阿瓜卡连特太阳能项目。 该站的太阳能电池是使用CdTe半导体的薄膜技术制成的，该技术与硅的不同之处在于，每千瓦电池功率的能源成本要高得多，但会降低成本。之所以选择锂离子电池，是因为这种解决方案具有明显的普遍性：如果蓄电池需要合适的布局，那么电化学几乎可以放在任何地方。 实际上，锂离子电池实际上具有更多优势：能够在需求高峰时发挥作用（因为该系统的逆变器几乎可以立即从充电切换到放电），并且价格更便宜（在过去10年中，价格为1千瓦*）锂离子电池的小时数从1,000美元降至130美元）。
因此，假设我们需要一个发电厂，该
发电厂每年365天每天24小时每天365天提供
300兆瓦的电能，这相当于
每天产生7200兆瓦时的电能和每年2.6 TWh的电能-约占核电站千兆瓦发电厂的35％。 我们将SES“ 24x7”放置在亚利桑那州尤马镇，北纬32.69265°，西经114.62769°。
正是从这个地方（技术任务的完成方式以及实施的开始方式）开始出现困难：事实是EROEI可以很酷地优化电台，例如，如果您问自己不是一天的电池，而是两天的电池，这反过来会改变最佳的电池倾斜度，等等。 。 等 为了在当前而不是随机的情况下找到最佳值，有必要在此阶段进行正常的工程研究。 不幸的是，我没有太多时间，所以EROEI值可能不是最佳值，但是有些值是最佳的。 然后，任何人都可以写评论，并按小时建模进行传播，我在其中进行了点算，并亲自改善了结果。
例如，由于野外的超大面积，我们的电站根本不会感觉到季节性波动，在30度纬度时，波动达到平均值的大约-20％，而系统性的季节性变化将决定太阳能的未来。
图中的曲线显示了电池容量占年发电量的百分比，如果将SB的尺寸设置为“大”，则需要使用该电池来消除季节性波动。 对于我们的2.6 TWh和北纬32度，我们需要一个234 GWh的电池，这太疯狂了。我们从最简单的电厂“能源收益”开始计算。 正如我们将在后面看到的那样，它的电化学电池将非常大，并且主要在放电深度小于50％的情况下工作，这可以确保寿命（对于LiFePo）不低于10,000次循环，直到容量的20％下降为止。 10k周期是27，需要花费一分钱，所以我们将自己限制为25年，直到对站进行完全更新为止，并且丢弃的残留物将补偿我们无法解释的面板和电池的退化。
因此，在超过25年的
时间里，根据
工作说明，该站应
每小时输出65.7 TWh-这是我们计算EROEI的分子。 但是建造一个这样的车站要花费多少焦耳呢？ 首先让我们看一下必要的设备。
为了以最粗略的形式确定我们需要多少SB和电池，我将使用
NREL Pwatts计算器。 它基于我们的日照值表，该表取自“
标准气象年 ”，这是美国气象参数的统一值数据库。 使用此计算器，您可以得到考虑到太阳的入射角，环境光，面板温度和转换损耗的每小时发电量，这些是作为进一步计算的基础。
“标准气象年”是一个非常强大的数据库，可以测量太阳线（图中的黄色曲线）和间接（蓝色）耀斑等细微之处，从而可以准确地评估阴天模拟SB的产量。现在，需要以某种方式优化一千瓦SES的获得数据。 您可以更改太阳能电池板和电池的体积之间的比例（太阳能电池板越多，在黑暗中不关闭就可以储存能量的需求就越少），以及-太阳能电池板的安装角度。
对于我们的太阳能发电厂来说，多云的冬日对于EROEI至关重要，例如，标准气象年的12月27日至28日-在这两天中，该站的KIUM将是灾难性的3.4％，并完全确定其超大容量，这将导致其余95％的电力产生天。
原则上，将TK更改为更理想的TK更正确-例如，“一年中90％的时间为300兆瓦”，那么电站可能会小几倍，但是我们下次将计算此选项，但暂时-硬核。
因此，需要优化太阳能电池板的安装角度不是为了在一年中获得最大的能源效率，而是为了在几个最坏的时期获得最大的生产率-证明是41度而不是最优化的32度（但是，年产量的差异仅为5％）。
电池和太阳能电池板的体积比要稍微复杂一些-作为能量的最佳选择。 假设一个太阳能电站的1千瓦电耗成本约为14 GJ（
2016年研究 ），而一个锂电电池的1千瓦*小时约为1.6 GJ（
2012年研究 ）。
因此，存在优化规则-我们增加电池，直到达到8.75 kWh的增加不再导致太阳能电池板的功率下降至少1千瓦的情况为止。
文章中有关电池能量成本的有趣图表。 尤其是，蓄能器（PHS）和压缩空气（CAES）成为最“节能”的方式-根据后者，这第一次使一切变得非常复杂，因为 它使用天然气燃烧来恢复能量。 右侧面板显示了4到12个小时的全球存储的“能源成本”。
在Pwatts问题中列举了SB和电池大小的各种组合后，得出了这样的最佳值-2.25吉瓦的SB和20 GW * h的电池。 同时，该站将在一年的所有8760小时内发出300兆瓦的电量，电池电量仅会下降到总量的2％，并且主要在50％至100％之间波动。 发电部分的装机容量利用率（KIUM）不好-约为0.08，它的显着改进是，如果网络每天收到的峰值至少在2吉瓦的水平，则总KIUM将约为0.2，这与真实的SES更加接近，从上面的图片。
最好在一年中最阳光灿烂的日子将站点的运行限制为330个，然后将SB部分的大小减小到1.4吉瓦，将电池减小到7 GWh。 是的，可变的可再生能源在电力系统中所占的比例是最后的问题-80％的股份与100％的股份之间的投资差异巨大。
好吧，考虑EROEI。 对于2.25 GW的太阳和20 GWh的锂，我们需要64.1 petajoules（14 * 10
9 J * 2.25 * 10
6 kW + 1.634 * 10
9 J * 20 * 10
6 kW）或17.82 TW * h，
EROEI为等于3.8 。 这个数字对于意识到太阳和EROEI话题的人们来说是令人惊讶的-远远超出了预期。 是的，结果是模棱两可的-一方面，很容易通过接收太阳能发电高峰并将电站的运行时间每年至少减少90％来将其增加几倍;另一方面，这是亚利桑那州，也是地球上太阳能发电厂的最佳地点之一。
最重要的是，从财务角度来看，这样的项目尚不可行。 即使是经过优化的1.4 GW + 7 GWh，其成本也将不低于40亿美元，这将使该工厂的电力成本为140美元/ MWh，这太昂贵了。 现实中出现的“太阳能和存储”仍试图将其自身限制为更小的电池，这主要是为了确保夜间高峰期的过去+采摘者的更换。 燃气轮机发电厂在计划外的用电高峰时迅速启动：很明显，采煤机的电费很高，您可以从中赚钱。
总结一下，我想指出的是，计算表明，至少在物理上，并不禁止太阳能存储发电厂的分布，至少在日照良好的地方。 但是，地球上有很多这样的地方，因此显然，在未来10年中，将大规模建造此类发电厂。