Améliorer la conception du marché du stockage de l'énergie

8 juin 2023

Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en évidence les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

fact-vérifié

publication à comité de lecture

source fiable

relire

par l'École d'ingénierie et de sciences appliquées de l'Université de Columbia

Le stockage de l'énergie joue un rôle crucial dans notre transition vers des sources d'énergie plus propres et plus durables. Il nous permet de stocker l'énergie excédentaire lorsqu'elle est disponible, à partir de sources renouvelables telles que l'éolien et le solaire, et de l'utiliser lorsque la demande est élevée ou que l'offre est limitée. Cela aide à stabiliser le réseau, réduit la dépendance aux combustibles fossiles et atténue l'impact des sources d'énergie intermittentes.

Dans de nombreuses régions des États-Unis, telles que New York, la Californie et le Texas, des entreprises privées sont responsables de la possession et de l'exploitation des systèmes de stockage d'énergie. Ces entreprises participent aux marchés de l'électricité, où elles achètent et vendent de l'électricité pour maximiser leurs profits. Cependant, il est important que les consommateurs s'assurent que les motivations des entreprises axées sur le profit s'alignent également sur l'objectif plus large d'améliorer la durabilité et d'améliorer les vies dans le monde. Cela signifie trouver un équilibre entre la réduction des émissions de carbone et le maintien des coûts de l'électricité à un niveau abordable pour les consommateurs. Il est crucial d'aligner les besoins des utilisateurs d'électricité sur les capacités du système électrique tout en favorisant un avenir plus vert.

Les marchés de l'électricité sont étroitement liés aux systèmes électriques physiques, ce qui les distingue des autres marchés. Afin de garantir le bon fonctionnement et l'efficacité du marché, des modèles spécialisés sont utilisés pour compenser les ressources participantes. Ces modèles tiennent compte des caractéristiques physiques des ressources, telles que leur capacité de production et leur disponibilité. L'objectif de la conception du marché de l'électricité est de créer et de mettre à jour ces modèles de manière à maximiser le bénéfice global pour la société.

Une nouvelle étude menée par Columbia Engineering, publiée dans Joule, examine comment les différentes manières de participer à ces marchés affectent les avantages globaux du stockage de l'énergie pour la société. Les chercheurs ont utilisé un cadre informatique basé sur des agents - un modèle qui simule les comportements individuels au sein de systèmes complexes - pour simuler des scénarios avec une capacité renouvelable et de stockage et des options de marché.

"Notre principale innovation a été de modéliser les interactions de participation au marché entre le stockage et le marché", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Bolun Xu, professeur adjoint d'ingénierie de la terre et de l'environnement. "Nous avons découvert que non seulement nous avons besoin de plus d'énergies renouvelables et de meilleures technologies de stockage, mais que la conception du marché pour intégrer au mieux le stockage de l'énergie afin de réduire les coûts et les émissions des futurs systèmes électriques est également d'une importance cruciale. Pour cela, nous avons besoin de nouvelles méthodes de calcul et, en l'avenir, l'analyse assistée par l'IA."

L'étude a comparé différentes méthodes de stockage d'énergie pour participer au marché et a découvert des compromis entre rendre l'énergie plus abordable pour les consommateurs et réduire les émissions de carbone. Les chercheurs ont découvert que la participation aux marchés journaliers, où l'électricité est échangée un jour avant qu'elle ne soit nécessaire, est plus efficace pour réduire les émissions de carbone. D'autre part, la participation à des marchés en temps réel, où l'électricité est échangée en temps réel, est plus efficace pour réduire les coûts.

"Notre étude met en évidence la façon dont les conceptions du marché peuvent avoir un impact significatif sur le rôle du stockage de l'énergie à la fois dans l'économie de l'électricité et dans le cheminement vers la décarbonation, allant des étapes de décarbonation précoces aux phases profondes", a déclaré Xu. "Notre cadre open source proposé fournit un outil précieux aux chercheurs et aux décideurs pour évaluer les technologies émergentes et les incitations politiques."

L'équipe de Xu collabore actuellement avec des laboratoires nationaux et California ISO, une organisation à but non lucratif qui gère le réseau électrique et le marché de l'électricité de Californie. Ils travaillent avec des projets fondés par le Département américain de l'énergie et les National Science Foundations pour explorer de nouvelles conceptions de marché et intégrer l'IA pour analyser et faciliter les opérations de stockage d'énergie.

"Il est clair", a ajouté Xu, "que les déploiements de ressources renouvelables et de stockage doivent être accompagnés de conceptions appropriées du marché de l'électricité et d'incitations politiques pour équilibrer l'économie et les réductions d'émissions. La Californie a la capacité de stockage la plus élevée au monde, et nous sommes ravis de déployer notre des solutions là-bas."

L'étude est intitulée "Le rôle de la conception du marché de l'électricité pour le stockage de l'énergie dans la décarbonisation rentable".

Plus d'information: Bolun Xu, Le rôle de la conception du marché de l'électricité pour le stockage de l'énergie dans une décarbonisation rentable, Joule (2023). DOI : 10.1016/j.joule.2023.05.014. www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(23)00211-8