How does Wind affect Coal (Cycling, Emissions and Cost) - - PowerPoint PPT Presentation

How ¡does ¡Wind ¡affect ¡Coal ¡ ¡ (Cycling, ¡Emissions ¡and ¡Cost) ¡

Cycling ¡

§ Cycling ¡is ¡the ¡opera1on ¡of ¡thermal ¡electric ¡generators ¡ at ¡varying ¡load ¡levels ¡including ¡on/off ¡and ¡low ¡load ¡ varia1ons ¡in ¡response ¡to ¡the ¡system ¡load ¡

• requirements. ¡

¡ Cycling ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡On/off ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Load ¡follow ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡hot ¡ ¡warm ¡cold ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Shallow ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Deep ¡

Wind ¡Integra1on ¡

§ Wind ¡is ¡an ¡intermiBent ¡technology ¡with ¡low ¡opera1ng ¡cost ¡ ( ¡no ¡fuel ¡component). ¡ § Many ¡claim ¡that ¡wind ¡genera1on ¡is ¡beneficial ¡as ¡it ¡reduces ¡ pollu1on ¡emissions ¡and ¡does ¡not ¡emit ¡carbon ¡dioxide. ¡ § Purpose ¡of ¡RPS ¡is ¡to ¡subs1tute ¡green ¡technologies ¡for ¡carbon ¡ technologies ¡to ¡reduce ¡pollu1on ¡emissions. ¡ § RPS ¡requires ¡that ¡a ¡certain ¡amount ¡of ¡electricity ¡genera1on ¡ be ¡produced ¡by ¡renewable ¡fuels ¡and ¡considers ¡wind ¡to ¡be ¡a ¡ “must ¡take ¡technology”. ¡ ¡ ¡

What ¡Wind ¡Integra;on ¡actually ¡does ¡

§ Conven1onal ¡genera1on ¡is ¡reduced ¡to ¡make ¡room ¡for ¡wind ¡ genera1on ¡and ¡then ¡increases ¡as ¡wind ¡genera1on ¡subsides, ¡ its ¡heat ¡rate ¡rises ¡resul1ng ¡in ¡less ¡efficiency. ¡ ¡ § Reduc1on ¡in ¡efficiency ¡increases ¡its ¡fuel ¡consump1on ¡and ¡

• emissions. ¡

¡ § Wind ¡curtailment ¡costs-­‑payments ¡for ¡PTC( ¡Produc1on ¡Tax ¡ Credits). ¡

The ¡Bentek ¡Study ¡

• Bentek ¡did ¡a ¡study ¡of ¡the ¡results ¡of ¡integra1ng ¡wind ¡into ¡the ¡

genera1on ¡mix ¡of ¡PSCO ¡(Public ¡Service ¡Company ¡of ¡Colorado) ¡ using ¡the ¡company’s ¡financial ¡reports. ¡ ¡

• Colorado ¡has ¡an ¡RPS ¡that ¡required ¡3 ¡percent ¡of ¡the ¡electricity ¡

generated ¡by ¡renewable ¡technologies ¡by ¡2007 ¡and ¡30 ¡percent ¡ by ¡2020. ¡

• Colorado’s ¡energy ¡demand ¡is ¡highest ¡during ¡the ¡day, ¡peaking ¡

in ¡late ¡aXernoon ¡or ¡early ¡evening. ¡ ¡

Source ¡: ¡NREL ¡

• Wind ¡genera1on ¡is ¡greatest ¡between ¡the ¡hours ¡of ¡9pm ¡and ¡

5am; ¡it ¡cannot ¡be ¡counted ¡on ¡to ¡provide ¡power ¡when ¡most ¡ ¡ needed ¡and ¡so ¡is ¡used ¡when ¡available ¡to ¡meet ¡the ¡RPS. ¡

• when ¡coal ¡genera1on, ¡which ¡provides ¡over ¡50 ¡percent ¡of ¡

PSCO’s ¡base-­‑load ¡genera1on, ¡is ¡backed ¡out ¡to ¡make ¡room ¡for ¡ the ¡wind ¡genera1on. ¡When ¡this ¡happens, ¡coal ¡genera1on ¡is ¡ cycled, ¡causing ¡its ¡heat ¡rate ¡to ¡increase ¡and ¡resul1ng ¡in ¡more ¡ fuel ¡consump1on ¡and ¡emissions. ¡ ¡

Case ¡Study: ¡Es;ma;ng ¡the ¡emissions ¡impact ¡of ¡ wind ¡energy ¡in ¡PSCO’s ¡Territory ¡

• The ¡RPS ¡was ¡implemented ¡without ¡fully ¡understanding ¡the ¡

degree ¡to ¡which ¡the ¡intermiBent ¡nature ¡of ¡wind ¡would ¡stress ¡ exis1ng ¡genera1on ¡facili1es. ¡

• Till ¡now ¡it ¡is ¡explained ¡in ¡theory ¡how ¡cycling ¡coal-­‑fired ¡

genera1on ¡plants ¡causes ¡them ¡to ¡operate ¡inefficiently, ¡raising ¡ the ¡heat ¡rate ¡and ¡crea1ng ¡a ¡host ¡of ¡other ¡deleterious ¡

• impacts. ¡
• ¡Let ¡us ¡consider ¡two ¡case ¡studies ¡which ¡takes ¡analysis ¡a ¡step ¡

further, ¡examining ¡two ¡wind ¡events ¡that ¡are ¡described ¡in ¡ detail ¡by ¡PSCO ¡in ¡training ¡materials. ¡

Case ¡study ¡1: ¡

Case ¡Study ¡2: ¡

• The ¡two ¡case ¡studies ¡reviewed ¡in ¡this ¡chapter ¡lead ¡to ¡two ¡

conclusions: ¡ ¡

• When ¡PSCO ¡u1lized ¡more ¡wind ¡energy ¡than ¡it ¡could ¡absorb ¡

without ¡cycling ¡coal, ¡net ¡emission ¡may ¡occur. ¡In ¡these ¡two ¡ examples, ¡the ¡addi1onal ¡emission ¡levels ¡amounted ¡to ¡ significant ¡percentages, ¡greater ¡than ¡10% ¡of ¡total ¡SO2 ¡and ¡ between ¡2% ¡and ¡10% ¡of ¡total ¡NOX ¡on ¡the ¡days ¡reviewed. ¡ ¡

• The ¡amount ¡of ¡extra ¡emissions ¡due ¡to ¡cycling ¡depends ¡on ¡

how ¡narrowly ¡a ¡“wind ¡event” ¡is ¡defined. ¡ ¡

Co2 ¡Emissions ¡under ¡different ¡cycling ¡scenarios ¡

Source ¡: ¡Master ¡ Resource ¡

Conclusion ¡

• A ¡few ¡studies ¡have ¡been ¡done ¡showing ¡that ¡the ¡effect ¡of ¡wind ¡

integra1on ¡on ¡both ¡fuel ¡consump1on ¡and ¡emission ¡ reduc1ons ¡can ¡in ¡fact ¡be ¡nega1ve. ¡ ¡

• Further ¡evalua1on ¡of ¡current ¡wind ¡units ¡and ¡their ¡effects ¡on ¡

fuel ¡consump1on ¡and ¡emissions ¡should ¡be ¡done ¡before ¡ increasing ¡the ¡penetra1on ¡of ¡renewable ¡energy ¡to ¡the ¡20 ¡and ¡ 30 ¡percent ¡levels ¡currently ¡mandated ¡by ¡some ¡state ¡ renewable ¡pordolio ¡standards, ¡and ¡before ¡a ¡na1onal ¡ renewable ¡pordolio ¡standard ¡is ¡considered ¡for ¡enactment. ¡