虽然之前的研究已经以一小时的间隔调查了运行，但NREL的东部可再生能源发电综合研究(ERGIS)以5分钟的间隔分析了一年的运营，这与电网运营商用于调度资源的实时间隔相同。

“通过对电力系统进行深度和细节建模，NREL帮助重新设定了世界上最大的电力系统之一，我们可以在多大程度上与风能和太阳能一起运行，”美国能源部的CharltonClark表示。研究经理。“在最终报告中发布生产成本模型，基础数据和可视化工具，反映了我们致力于为电力系统规划人员，运营商，监管机构和其他人提供预测和规划某些可能需要的运营和其他重要变化的工具。清洁能源期货。“

在这项研究中，NREL制作了整个东部互联的高分辨率模型，包括加拿大，这是美国的重要电力贸易伙伴。NREL模拟了超过5,600台发电机和60,000多条输电线路，这些发电线路从佛罗里达州到缅因州和加拿大部分地区以及西部新墨西哥州。

ERGIS考虑了四种假设情景来分析东部互联在2026年的运作方式，当时电力系统可以显着减少化石燃料的发电量。这些情景根据风能，太阳能和天然气如何用于替代化石燃料发电机而有所不同。场景也根据假设的新传输线的数量而不同。模拟发生在建模框架中，该框架反映了系统操作员使用的安全约束单元承诺(SCUC)和经济调度(SCED)过程。SCUC和SCED根据各种约束确定电力系统的运行，包括边际成本和规定的运行储备要求。资本成本，土地使用和选址，市场设计，天然气管道，并未考虑在这些情景下需要解决的其他因素。该研究还没有考虑系统规划者和运营商考虑的可靠性的所有方面，包括系统动力学和交流功率流。

“我们的工作为电力系统运营商和监管机构提供了有关东部互联如何在未来情景中运行的风能和太阳能更多的见解，”EREL研究的NREL项目负责人AaronBloom说。“更重要的是，我们正在分享我们的数据和工具，以便其他人可以进行自己的分析。”

在其他调查结果中，ERGIS表明随着风能和太阳能发电的增加：

传统电源(如煤炭，天然气和水电)的运行变化-更快地上升或下降，以适应风和太阳能的季节性和日常变化，以维持供需之间的平衡。此外，由于风能和太阳能资源满足更多的电力需求，传统的发电机可能会在较短的时间内运行。东部互连的电力流动变化更快，更频繁。在风力和太阳能发电量很高的时期(例如，每日负荷的40%或更多)，模型区域根据新的净负荷模式频繁且大量交易。监管变化，市场设计创新和灵活的操作程序对于实现更高水平的风能和太阳能非常重要。在5分钟的水平上观察一年的运行情况，ERGIS表明，在各种极端条件下，电力系统可以满足风能和太阳能等可变资源的负荷。但是，技术可行性取决于提供必要的斜坡，能源和容量服务的其他输电和发电运营商;批发市场设计变化;以及各种资本支出，所有这些都将产生财务和其他影响，可能需要解决并且不在本研究之内。

分析的快速事实

在五分钟的时间间隔内，风和太阳能的最大穿透率为60%。风能和太阳能的最大年度削减率为6.2%。在大风和太阳能场景中，风能和太阳能发电使煤和天然气工厂的发电量和承诺减少了30%。在基线情景中，在我们的大风和太阳能场景中，二氧化碳排放量每年减少高达33%。

Peregrine超级计算机：为高效，集成的能源未来提供动力

NREL开发了新的建模和分析方法，使用实验室的超高效超级计算机Peregrine执行。Peregrine的峰值性能为2.25petaflops(每秒计算为225万亿次)。计算能力和创新建模技术的结合使NREL能够删除其他电力系统模型中包含的简化假设，提高建模结果的保真度，并将ERGIS计算的处理时间从台式计算机上的19个月减少到19天。ERGIS团队还利用了NREL能源系统集成设施中的其他资源。

“我们开发了可视化工具，使我们能够看到能量在空间和时间中如何在网格中移动，通过这些工具，我们可以看到在静态数据点和图中看不到的模式和事件。