Understanding the role and value of battery storage in renewables-rich distribution grids under uncertainty and different market paradigms
यह शोध पत्र यह प्रदर्शित करता है कि स्टोकेस्टिक फोटोवोल्टिक आवक (inflows) के साथ मॉडल किए गए स्थानीय बिजली बाजार (LEMs), अनिश्चितता के तहत सिस्टम और ग्राहक लागतों को कम करने में फ्लैट टैरिफ और रियल-टाइम प्राइसिंग से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, जबकि यह भी प्रकट करते हैं कि बैटरी स्टोरेज का मूल्य पैठ (penetration) के स्तर, स्थान और इसके आर्थिक लाभ का आकलन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट मीट्रिक के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है।
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इलेक्ट्रिकल ग्रिड की कल्पना एक विशाल, हलचल भरे शहर के रूप में करें। दशकों तक, यह शहर एक सरल नियम पर चला: केंद्र में स्थित पावर प्लांट बिजली भेजता है और हर कोई समान कीमत चुकाता है, चाहे वे इसका उपयोग कब करें या इसे कहाँ प्लग इन करें। लेकिन अब, यह शहर बदल रहा है। केवल एक बड़े पावर प्लांट के बजाय, हजारों मोहल्लों में अपनी छतों पर सोलर पैनल और गैरेज में बैटरियां लगाई जा रही हैं। यह ऐसा है जैसे हर घर एक मिनी पावर स्टेशन बन गया हो। यह ग्रह के लिए बहुत अच्छा है, लेकिन यह एक अराजक ट्रैफिक जाम पैदा करता है। जब शहर को सबसे अधिक बिजली की आवश्यकता होती है, तब सूरज नहीं चमकता, और जब वह चमकता है, तो कुछ सड़कों पर बहुत अधिक ऊर्जा होती है और कुछ में पर्याप्त नहीं होती। यदि शहर के पास इस प्रवाह को प्रबंधित करने का कोई स्मार्ट तरीका नहीं है, तो लाइटें टिमटिमा सकती हैं, या इससे भी बुरा, पूरी तरह से बंद हो सकती हैं। यह "डिस्ट्रीब्यूटेड एनर्जी रिसोर्सेज" (वितरित ऊर्जा संसाधन) की पहेली है: हम रोशनी को कैसे चालू रख सकते हैं जब हर कोई अपनी बिजली खुद बना रहा हो, लेकिन मौसम अप्रत्याशित हो?
यह शोध पत्र उस अराजकता के एक विशिष्ट समाधान पर गहराई से विचार करता है: एक "लोकल इलेक्ट्रिसिटी मार्केट" (LEM)। इसे एक पड़ोस के 'स्वैप मीट' (वस्तु विनिमय सभा) के रूप में समझें जहाँ पड़ोसी निश्चित मूल्य के बजाय वास्तविक समय की आपूर्ति और मांग के आधार पर बिजली का व्यापार करते हैं। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या यह स्मार्ट ट्रेडिंग सिस्टम पुराने तरीकों की तुलना में बादलों वाले दिनों की अनिश्चितता को बेहतर ढंग से संभाल सकता है। उन्होंने एक पावर ग्रिड का कंप्यूटर सिमुलेशन बनाया, उसे सोलर पैनलों और बैटरियों से भरा, और फिर उस पर कुछ "क्या होगा अगर" वाले परिदृश्य डाले—जैसे अचानक बादल छा जाना—यह देखने के लिए कि कौन सी प्रणाली लाइटों को चालू रखती है और लागत को कम रखती है। उन्होंने अपने स्मार्ट मार्केट की तुलना दो पुराने तरीकों से की: एक फ्लैट शुल्क (पूरे दिन समान कीमत देना) और एक डायनेमिक प्राइस सिस्टम (जब पूरे शहर को बिजली की भूख हो तो अधिक भुगतान करना)।
शोधकर्ताओं ने पाया कि लोकल इलेक्ट्रिसिटी मार्केट स्पष्ट विजेता है, लेकिन इसमें एक शर्त है। उनके सिमुलेशन में, LEM ही एकमात्र ऐसा सिस्टम था जो "लॉस्ट लोड" को पूरी तरह से खत्म कर सका—जो कि एक फैंसी शब्द है जिसका अर्थ है कि इसने कभी भी लाइटें बंद नहीं होने दीं, भले ही सौर पूर्वानुमान गलत रहा हो। इसने ग्राहकों और पूरे सिस्टम दोनों के लिए सबसे अधिक पैसा भी बचाया। हालांकि, शोध पत्र सुझाव देता है कि यह स्मार्ट मार्केट केवल तभी अच्छी तरह काम करता है जब पड़ोस में पहले से ही सौर ऊर्जा की एक अच्छी मात्रा हो। यदि आप बहुत कम सोलर पैनल वाले पड़ोस में ट्रेडिंग मार्केट शुरू करने की कोशिश करते हैं, तो ग्राहकों को पुराने फ्लैट-रेट सिस्टम की तुलना में वास्तव में अधिक भुगतान करना पड़ता है। यह एक खाली मैदान में व्यस्त किसान बाजार चलाने की कोशिश करने जैसा है; बाजार (ट्रेडिंग सिस्टम) सार्थक होने से पहले आपको सामान (सौर ऊर्जा) की आवश्यकता होती है।
अध्ययन ने बैटरियों के मूल्य पर भी गौर किया। उन्होंने पाया कि एक नई बैटरी का मूल्य इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करता है कि आप उसे कहाँ रखते हैं और वहां पहले से कितनी अन्य बैटरियां मौजूद हैं। यदि आप एक ऐसे ग्रिड में बैटरी जोड़ते हैं जिसमें लगभग कोई स्टोरेज नहीं है, तो यह अविश्वसनीय रूप से मूल्यवान है क्योंकि यह एक बड़ी कमी को दूर करता है। लेकिन यदि ग्रिड पहले से ही बैटरियों से भरा है, तो एक और बैटरी जोड़ने से ज्यादा मदद नहीं मिलती; यह एक कमरे में एक और छाता जोड़ने जैसा है जिसमें पहले से ही हजार छाते हों। दिलचस्प बात यह है कि मौजूदा बैटरी के अंदर की ऊर्जा का मूल्य तब बढ़ जाता है जब बहुत सारी बैटरियां हों लेकिन सौर ऊर्जा पर्याप्त न हो, क्योंकि हर कोई एक ही सीमित धूप के लिए लड़ रहा होता है।
संक्षेप में, शोध पत्र सुझाव देता है कि जबकि स्मार्ट, स्थानीय ट्रेडिंग मार्केट हरित ऊर्जा के भविष्य को प्रबंधित करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण हैं, वे कोई जादुई छड़ी नहीं हैं जिसे आप किसी भी समय घुमा सकें। वे सबसे अच्छा तब काम करते हैं जब सौर ऊर्जा पहले से ही प्रचुर मात्रा में हो, और उनके लिए सावधानीपूर्वक योजना की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि बैटरियों को सही स्थानों पर रखा जाए ताकि वे केवल व्यक्तिगत मालिक के बजाय पूरे पड़ोस की मदद कर सकें। सिमुलेशन दिखाते हैं कि यदि हम समय का सही चुनाव करते हैं—पहले सौर ऊर्जा को प्राथमिकता देना, फिर बैटरियों और स्मार्ट बाजारों को लागू करना—तो हम मौसम अप्रत्याशित होने पर भी लाइटों को चालू रख सकते हैं और बिलों को कम रख सकते हैं।
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