Utafiti unapima mwendelezo wa uzalishaji wa ndani ya siku wa jalada la nishati mbadala kwa kutumia uzalishaji wa umeme wa kila saa wa sola fotovoltaiki (PV), upepo, umeme wa maji na jotoardhi wa Italia katika kipindi cha 2021–2025. Kiashiria kikuu ni Baseload Factor (BF). BF hupima ni kiasi gani cha jumla ya uzalishaji wa nishati mbadala wa siku moja kinaweza kukidhi profaili ya kudumu ya baseload iliyo sawa na kiwango cha wastani cha uzalishaji wa siku hiyo. Hivyo, si tu kiasi cha jumla cha megawatt-saa bali pia usambazaji wa uzalishaji katika muda huzingatiwa.

Katika matokeo ya Time-Varying Parameter ya utafiti, mgawo wa pembezoni wa sola PV uliendelea kuwa hasi katika kipindi chote kilichochunguzwa, huku mgawo wa upepo ukiendelea kuwa chanya. Watafiti wanaunganisha ishara hasi ya sola na asimetria inayotokana na uzalishaji kujilimbikiza katika saa za mchana na kushuka hadi sifuri usiku, ikilinganishwa na wastani wa siku. Profaili ya uzalishaji wa upepo, ambayo hailazimiki kushuka hadi sifuri katika saa maalum za siku na huwa endelevu zaidi kati ya saa, imechangia kuunda msingi wa kila siku ulio tambarare zaidi wa jalada.

Mchango wa pembezoni wa uzalishaji wa umeme wa maji kwa ujumla ni chanya, lakini hubadilika zaidi kuliko ule wa upepo. Watafiti wanaeleza tabia hii kwa athari ya pamoja ya unyumbufu wa uendeshaji wa umeme wa maji ndani ya siku na hali za muda mrefu za haidrologia. Ingawa uzalishaji wa jotoardhi una profaili ya kila saa iliyo karibu sana na baseload na ni thabiti, kwa sababu sehemu yake ya wastani katika jalada la uzalishaji wa nishati mbadala ni takriban %5,7 tu, mgawo wake wa pembezoni unaobadilika kwa muda umebaki karibu na sifuri na kwa ukubwa mdogo.

Katika ulinganisho wa OLS tuli, mgawo wa umeme wa maji ulikuwa +0,0241, mgawo wa sola PV −0,0187, mgawo wa upepo +0,0201 na mgawo wa jotoardhi +0,0013. Jaribio la uthabiti wa vigezo la Hansen lilikataa dhana ya mgawo usiobadilika katika kiwango cha \(p<0,01\); matokeo haya yalikuwa msingi mkuu wa kiempiria wa kutumia modeli ya mgawo unaobadilika kwa muda.

Uchanganuzi wa Resource Substitution Ratio (RSR) hubadilisha migawo hii kuwa kiashiria cha kupanga jalada kwa pembezoni. Katika matrisi ya uingizwaji ya tarehe ya mwisho ya utafiti, ilihesabiwa kuwa takriban vitengo 1,21 vya uzalishaji-sawa wa upepo vinahitajika kufidia kitengo kimoja cha uzalishaji-sawa wa sola PV kwa namna inayoweka BF bila kubadilika. Uwiano huu si uwiano wa uwezo uliosakinishwa na haumaanishi kwamba “kwa 1 MW ya sola lazima isakinishwe 1,21 MW ya upepo”; unaeleza mabadiliko ya pembezoni ya uzalishaji karibu na jalada lililopo na migawo ya mwisho ya TVP.

Kwa mtazamo wa Uturuki, utafiti unatoa mfumo wa kimetodolojia unaoweza kutumika kutathmini sola, upepo, umeme wa maji na vyanzo vingine vya nishati mbadala si kwa uzalishaji wa mwaka au capacity factor pekee, bali kwa profaili ya kila saa wanayounda kwa pamoja. Hata hivyo, migawo iliyokadiriwa nchini Italia na thamani ya RSR ya PV→upepo haiwezi kuhamishwa moja kwa moja Uturuki. Mbinu hiyo hiyo inapaswa kukadiriwa upya kwa jalada la uzalishaji wa kila saa la Uturuki; pia utofauti kwamba BF si kipimo cha kutosheleza mahitaji halisi, hitaji la uhifadhi au uaminifu wa gridi lazima uhifadhiwe.

Watafiti wanajaribu kutatua tatizo gani?

Tatizo kuu la utafiti ni kwamba kutathmini mpito wa nishati mbadala kwa kiasi cha jumla cha nishati pekee huficha muda wa uzalishaji. Capacity Factor (CF) ya kawaida inaweza kufupisha kiasi ambacho chanzo fulani kimezalisha katika kipindi fulani ikilinganishwa na uwezo wake uliosakinishwa; lakini haionyeshi moja kwa moja ni saa zipi za siku nishati hiyo imetolewa.

Katika mtazamo wa watafiti, “firmness” hueleza ni kwa kiwango gani jalada la nishati mbadala linaweza kuunda muundo wa uzalishaji unaoendelea na unaofanana na baseload katika siku nzima. Matumizi haya si dhana ile ile na uthabiti wa masafa au sifa zote za uaminifu wa mfumo wa umeme.

Pengo kuu la kimetodolojia linalopendekezwa na utafiti lina sehemu mbili. Kwanza, viashiria vya mwendelezo katika kiwango cha jalada mara nyingi hutumiwa kama muhtasari tuli wa kihistoria. Pili, kuna ukosefu wa zana ya mienendo inayoweza kuonyesha ni fidia kiasi gani ya pembezoni kutoka chanzo kingine inahitajika wakati chanzo kimoja kinaongezeka katika jalada lililopo huku mwendelezo ukiwekwa bila kubadilika.

Baseload Factor inapima nini hasa?

Baseload Factor hupima ni kiasi gani cha profaili ya kudumu inayolingana na kiwango cha wastani cha uzalishaji wa siku kinaweza kufunikwa na uzalishaji wa nishati mbadala. Katika utafiti:

\[ BF= \frac{ \sum_{t=1}^{T} f(E_t) }{ \sum_{t=1}^{T}E_t } \]

imefafanuliwa. Hapa \(E_t\) ni uzalishaji wa nishati katika muda \(t\). Kazi ya coverage huzingatia sehemu ya uzalishaji hadi kiwango cha wastani cha uzalishaji:

\[ f(E_t)= \begin{cases} E_t, & E_t<\overline{E}\\ \overline{E}, & \text{diğer durumda} \end{cases} \]

Wastani wa uzalishaji wa siku hufafanuliwa kama:

\[ \overline{E} = \frac{1}{T} \sum_{t=1}^{T}E_t \]

.

Matokeo muhimu ya muundo huu ni kwamba majalada mawili yanayozalisha kiasi sawa cha jumla cha nishati kwa siku yanaweza kuwa na thamani tofauti za BF. Ikiwa uzalishaji unasambazwa karibu na wastani na kwa mwendelezo katika siku nzima, BF huongezeka; ikiwa uzalishaji unajilimbikiza katika saa chache na kubaki chini sana ya wastani katika saa nyingine, BF hupungua.

Kwa nini uzalishaji mwingi wa sola PV wa mchana unaweza kupunguza BF?

Kwa kuwa BF haitathmini kiasi cha jumla cha nishati bali ni kiasi gani nishati hiyo inajaza msingi wa kudumu wa siku, uzalishaji ulio juu sana ya wastani hauleti mwendelezo wa ziada kwa uwiano ule ule katika hesabu ya BF. Uzalishaji wa sola PV huwa juu katika baadhi ya saa za siku na sifuri usiku. Uzalishaji wa ziada wa sola unaweza kuongeza kilele cha mchana lakini hauongezi uzalishaji wa usiku; hivyo unaweza kuongeza kutokuwa sawa kwa profaili ya uzalishaji wa kila siku kuzunguka wastani.

Profaili ya wastani ya uzalishaji wa saa 24 katika Kielelezo 4 cha utafiti inaonyesha utaratibu huu kwa uwazi. Uzalishaji wa sola unabaki sifuri usiku, huongezeka haraka kuanzia asubuhi, hufikia kilele karibu na mchana na kushuka tena hadi sifuri jioni. Upepo na jotoardhi vinaendelea kuzalisha juu ya sifuri katika saa zote 24. Umeme wa maji pia hufanya kazi siku nzima lakini unaonyesha mabadiliko ya kila saa yaliyo dhahiri zaidi.

Je, Capacity Factor na BF ni kitu kile kile?

Hapana. Katika mfumo uliotumiwa na utafiti, Capacity Factor hufupisha hasa kiasi cha uzalishaji na matumizi ya uwezo wa chanzo, huku BF ikijaribu kupima ni kwa kiwango gani umbo la uzalishaji wa jalada ni endelevu. Kwa hiyo watafiti hawapendekezi BF ichukue nafasi ya CF kwa madhumuni yote; wanaweka BF kama kiashiria cha uchunguzi kinachokamilisha na kuchunguza umbo la muda la jalada.

Kwa nini modeli ya OLS yenye mgawo usiobadilika haikuonekana ya kutosha?

Ilidhaniwa kuwa athari za sola, upepo na umeme wa maji kwenye mwendelezo wa jalada zinaweza kubadilika kulingana na msimu, uwezo uliosakinishwa, hali ya hewa na mizunguko ya haidrologia. Kwa hiyo watafiti kwanza walipima kama migawo kweli ilikuwa thabiti au la.

Dhana ya mgawo usiobadilika katika modeli ya OLS ilitathminiwa kwa jaribio la uthabiti wa vigezo la Hansen na nadharia tete batili ikakataliwa katika kiwango cha \(p<0,01\). Kwa mujibu wa tafsiri ya utafiti, matokeo haya yanaunga mkono kwamba athari za pembezoni za vyanzo kwenye BF si thabiti kwa muda.

OLS tuli inaonyesha nini?

Thamani ya \(R^2\) ya modeli ya OLS iliripotiwa kuwa 0,664, \(R^2\) iliyorekebishwa 0,663, F-statistic 900,3 na Durbin–Watson statistic 1,332. Hata hivyo, kwa sababu ya jaribio la Hansen watafiti wanatumia migawo hii kama rejea tuli, si kama matokeo ya mwisho ya mienendo.

Migawo inayobadilika kwa muda hukadiriwaje kwa Kalman Filter?

Modeli ya TVP huchukulia migawo kama vigeu vya hali visivyoonekana na vinavyobadilika kwa muda. Mlinganyo wa observation ni:

\[ y_t=H_t\beta_t+\epsilon_t, \qquad \epsilon_t\sim N(0,R) \]

. \(y_t\) inawakilisha thamani ya BF ya siku; \(H_t\) inawakilisha thamani zilizosanifishwa kwa Z-score za uzalishaji wa umeme wa maji, sola PV, upepo na jotoardhi; na \(\beta_t\) inawakilisha mgawo wa pembezoni unaobadilika kwa muda wa kila chanzo.

Mwenendo wa migawo kwa muda umefafanuliwa kwa mchakato wa random walk:

\[ \beta_t=\beta_{t-1}+\eta_t, \qquad \eta_t\sim N(0,Q) \]

Hapa \(Q\) hudhibiti variance ya mpito wa hali, huku \(R\) ikidhibiti variance ya kelele ya kipimo. Badala ya kuchagua \(Q\) na \(R\) kama thamani moja ya kiholela, watafiti walitumia mchanganyiko uliomaximize innovations-form log-likelihood kwenye gridi ndogo ya thamani mbadala.

Kalman Gain hufanya nini?

Kalman Filter kwanza hutabiri hali mpya ya migawo katika kila hatua ya muda, kisha husasisha utabiri unapopatikana BF iliyozingatiwa. Uzito unaopewa observation mpya huamuliwa na Kalman Gain:

\[ K= P_{pred}H_t^T \left( H_tP_{pred}H_t^T+R \right)^{-1} \]

Hivyo modeli haitegemei kabisa migawo ya zamani wala haitikii bila kikomo kwa kila observation mpya ya siku; husasisha migawo kwa kuzingatia uhusiano kati ya kutokuwa na uhakika wa utabiri na kelele ya kipimo.

Je, kuna kutokuwa na uhakika wa kiufundi ndani ya chanzo kuhusu confidence intervals?

Ndiyo. Utafiti unafafanua \(P_{t|t}\) kama matrisi ya posterior covariance na kutoa takriban %95 posterior interval katika chanzo kama:

\[ \beta_{i,t}\pm1.96P_{t|t,ii} \]

. Katika maelezo haya ya Verianla, fomula imehifadhiwa jinsi ilivyoandikwa katika chanzo. Maandishi hayaelezi tofauti kama square root imetumika kwenye elementi ya diagonal ya matrisi ya covariance; kwa hiyo fomula haijabadilishwa kimya kimya.

Kielelezo 1 na 2 vinaonyesha nini kuhusu migawo inayobadilika kwa muda?

Kielelezo 1 kinaonyesha pamoja migawo ya TVP ya vyanzo vinne katika 2021–2025. Baada ya kipindi cha mwanzo cha konverjensi ya kichujio kuondolewa kwenye uchanganuzi na watafiti, mstari wa sola PV hubaki chini ya sifuri kila wakati, huku mstari wa upepo ukiendelea juu ya sifuri. Umeme wa maji kwa kiasi kikubwa ni chanya lakini unaonyesha mabadiliko dhahiri, na jotoardhi husogea karibu na sifuri kwa ukubwa mdogo.

Kielelezo 2 kinaonyesha migawo hiyo hiyo katika paneli tofauti pamoja na bendi za posterior za takriban %95. Taswira hii inaonyesha kuwa makadirio ya pointi si thamani hakika peke yake na kuna kutokuwa na uhakika kunakobadilika kwa muda kuzunguka makadirio ya migawo.

Matokeo yanayobadilika kwa muda kwa sola PV ni yapi?

Mgawo wa sola PV ni hasi katika kipindi chote cha observation. Ukubwa wa athari hasi ni wa msimu: watafiti wanaripoti kwamba athari ni hasi zaidi mwishoni mwa majira ya baridi na mapema majira ya kuchipua, na hudhoofika katika majira ya joto.

Matokeo haya hayamaanishi kwamba “nishati ya sola ni mbaya kwa gridi”. Kigeu kinachopimwa si thamani ya jumla ya nishati, gharama au manufaa ya kaboni ya sola PV; ni athari yake ya pembezoni kwenye mwendelezo wa jalada la nishati mbadala la siku lenye umbo la baseload kwa mujibu wa ufafanuzi wa BF wa utafiti.

Kwa nini upepo unaonyesha mgawo chanya?

Upepo una mgawo chanya wa TVP katika miaka yote iliyochunguzwa. Utafiti unahusisha hili na ukweli kwamba upepo, tofauti na sola, haulazimiki kuwa na sifuri kila usiku, na mifumo ya hali ya hewa ya synoptic inaweza kutoa mwendelezo wa uzalishaji wa zaidi ya saa chache.

Mgawo wa upepo una vipindi viwili dhahiri vya juu katika mwaka: mapema majira ya kuchipua na mwishoni mwa vuli. Katika hali thabiti zaidi za shinikizo la juu katika Juni–Julai, mchango chanya hushuka hadi kiwango cha chini cha mwaka.

Kwa nini umeme wa maji hubadilika zaidi?

Mgawo wa umeme wa maji kwa ujumla ni chanya lakini una mabadiliko makubwa zaidi ya muda kuliko upepo. Watafiti wanaeleza hili kwa mchanganyiko wa vipimo viwili: umeme wa maji wenye hifadhi unaweza kubadilisha mtiririko wa turbine ndani ya siku na kulainisha profaili ya jalada, lakini kiasi cha maji kinachoweza kuzalishwa hutegemea hali za haidrologia za msimu.

Utafiti unasema mchango wa umeme wa maji huimarika mapema majira ya joto kutokana na kuyeyuka kwa theluji za Alps na katika vuli kutokana na mvua za msimu; hudhoofika katikati ya majira ya baridi na mwishoni mwa majira ya joto. Ukame wa 2022 pia unaonekana katika uchanganuzi kama mojawapo ya mabadiliko muhimu ya uzalishaji wa umeme wa maji.

Kwa nini jotoardhi ina mgawo mdogo licha ya kuwa tambarare sana?

Katika Kielelezo 4, uzalishaji wa jotoardhi unaonyesha profaili ya saa 24 karibu kabisa na mstari tambarare. Hata hivyo, ukubwa wa mgawo wa TVP ni mdogo. Maelezo ya utafiti ni kwamba jotoardhi ilichangia kwa wastani takriban %5,7 tu ya uzalishaji wa nishati mbadala katika 2021–2025. Mabadiliko ya BF ya kila siku ya jalada yanaathiriwa zaidi na mienendo ya vyanzo vyenye kiasi kikubwa cha uzalishaji.

Resource Substitution Ratio inapima nini?

RSR inaeleza ni mabadiliko gani ya uzalishaji yanayohitajika katika chanzo kingine kutokana na ongezeko la pembezoni katika chanzo kimoja cha nishati mbadala, huku BF ya jalada ikiwekwa bila kubadilika.

Katika utafiti, kwa vigeu vya uzalishaji vilivyosanifishwa:

\[ BF_t = \beta_{0,t} + \sum_{i=1}^{n} \beta_{i,t}X_{i,t}^{*} + \epsilon_t \]

na:

\[ X_i^{*} = \frac{X_i-\mu_i}{\sigma_i} \]

hutumiwa.

BF inapowekwa thabiti kati ya vyanzo viwili:

\[ dBF = \frac{\beta_{A,T}}{\sigma_A}dX_A + \frac{\beta_{B,T}}{\sigma_B}dX_B = 0 \]

na hivyo:

\[ RSR_{A\rightarrow B,T} = - \left( \frac{\beta_{A,T}}{\beta_{B,T}} \right) \left( \frac{\sigma_B}{\sigma_A} \right) \]

hupatikana.

RSR chanya inaonyesha kwamba vyanzo viwili vina athari za mwelekeo tofauti kwa BF na ongezeko katika chanzo cha kwanza linahitaji kufidiwa na chanzo cha pili; RSR hasi inaonyesha athari za pembezoni zenye mwelekeo mmoja.

Matrisi ya mwisho ya RSR inaonyesha nini?

Mfano muhimu zaidi wa kupanga katika Kielelezo 5 ni mstari wa sola. Katika hali ya mwisho, ili kufidia athari hasi ya pembezoni ya kitengo kimoja cha uzalishaji-sawa wa sola PV kwenye BF, takriban vitengo 1,61 vya umeme wa maji, vitengo 1,21 vya upepo au vitengo 4,42 vya jotoardhi vya uzalishaji-sawa vinaonyeshwa.

Hakuna thamani yoyote kati ya hizi ambayo ni uwiano wa moja kwa moja wa uwezo uliosakinishwa. RSR ni kiashiria cha pembezoni kinachotokana na standard deviations, migawo ya mwisho ya TVP na jalada la uzalishaji lililopo.

Je, uwiano wa PV → upepo ni thabiti kwa muda?

Hapana. Kielelezo 6 kinaonyesha kwamba RSR ya PV→upepo ilibadilika kwa kiasi kikubwa katika 2021–2025. Uwiano ulibadilika kwa kiasi kidogo zaidi kutoka 2021 hadi katikati ya 2023, kisha ukaongezeka sana mwishoni mwa 2023–mwanzoni mwa 2024 na kuunda kilele cha muda mfupi kinachopanda hadi takriban zaidi ya 3 kwenye grafu. Baadaye ulirudi kwenye viwango vya chini.

Watafiti wanaeleza mwendo huu kama mchanganyiko wa mifumo mitatu: mabadiliko ya mgawo hasi wa pembezoni wa sola PV, mabadiliko ya mgawo chanya wa upepo na mabadiliko ya uwiano wa standard deviation wa kutofautiana kwa uzalishaji wa kimwili wa vyanzo viwili kwa muda.

Mwendo wa RSR ndani ya mwaka pia ni wa mpangilio. Uwiano huwa wa chini zaidi katika majira ya joto na juu zaidi mwishoni mwa majira ya baridi na katika majira ya kuchipua. Utafiti unatafsiri matokeo haya si kama utabiri sahihi wa uwezo wa miaka ijayo, bali kama taarifa ya uchunguzi ya kuelewa mabadiliko ya pembezoni karibu na jalada lililopo.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Katika data za Italia za 2021–2025, michango ya pembezoni ya vyanzo vya jalada la nishati mbadala kwenye BF si thabiti kwa muda.
• Jaribio la Hansen lilikataa dhana ya vigezo thabiti kwa \(p<0,01\).
• Mgawo wa TVP wa sola PV ni hasi katika kipindi chote kilichochunguzwa.
• Mgawo wa TVP wa upepo ni chanya katika kipindi chote cha observation.
• Umeme wa maji umeonyesha athari ya pembezoni kwa kiasi kikubwa chanya lakini inayobadilika zaidi.
• Ingawa jotoardhi lina uzalishaji wa kila saa wenye mwendelezo mkubwa, ukubwa wa mgawo wake wa pembezoni ni mdogo kwa sababu ya sehemu yake ndogo katika jalada.
• RSR ya PV→upepo hubadilika kwa muda na msimu; mgawo mmoja thabiti wa uingizwaji hautoshi kwa kipindi chote.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono au haujayajaribu

• Haiwezi kuhitimishwa kuwa sola PV ni hatari kwa mfumo wa umeme kwa ujumla; ishara hasi inahusu tu mwendelezo wa kila siku wa jalada wa umbo la baseload kwa mujibu wa ufafanuzi wa BF.
• BF si kipimo cha moja kwa moja cha uwezekano wa kukatika kwa umeme, Loss of Load Expectation, uthabiti wa masafa au utoshelevu halisi wa uwezo.
• Thamani za RSR si uwiano wa MW za uwezo uliosakinishwa wala agizo la lazima la uwekezaji.
• Utafiti haufanyi uchanganuzi mkubwa wa scenario wa kutabiri jalada la uzalishaji la baadaye la Italia.
• Italia imetathminiwa kama macro-grid moja iliyojumlishwa; vikwazo vya kikanda vya usafirishaji na curtailment ya ndani havijamodelliwa.
• Hatua za balancing kama pumped hydro storage, betri na uagizaji wa kuvuka mipaka hazijaingizwa wazi kwenye modeli ya empirikali.
• Haijaonyeshwa kwamba migawo ya TVP au RSR iliyopatikana kwa Italia inaweza kuhamishwa moja kwa moja kwa nchi nyingine.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Upeo wa data

Utafiti unatumia data za kila saa za uzalishaji wa umeme wa Italia za 2021–2025. Vyanzo vinne vya nishati mbadala vimejumuishwa katika uchanganuzi: umeme wa maji, sola PV, upepo na jotoardhi.

Jumla ya idadi ya observations katika Jedwali 1 ni 43.819 kwa kila chanzo. Katika mistari ya kila mwaka, observations 8.759 zimeripotiwa kwa 2021, 2022, 2023 na 2025; na 8.783 kwa 2024. Utafiti hauelezi tofauti sababu ya hesabu hizi za kila mwaka zinazoonekana kuwa saa moja pungufu ya kalenda kamili.

Kwa nini dirisha la kila siku lilitumika?

Watafiti walichagua dirisha la kila siku kwa hesabu ya BF. Sababu ni kwamba linaweza kunasa moja kwa moja mzunguko mkubwa wa ndani ya siku wa sola PV, huku mabadiliko ya polepole zaidi ya msimu katika upepo na umeme wa maji yakiruhusiwa kuonekana katika migawo ya TVP kwa muda.

Chaguo hili pia linaweka mipaka ya tafsiri ya matokeo: utafiti hutengeneza BF ya kila siku kutoka data ya uzalishaji wa kila saa, lakini hautumii kipimo cha mwendelezo cha kila wiki, kila mwezi au kila mwaka kana kwamba ni kitu kile kile.

Profaili za wastani za saa 24 za vyanzo

Kielelezo 4 kinaonyesha kwa kuona tofauti kuu za muda kati ya teknolojia nne. Mstari wa sola PV unabaki sifuri usiku, huanza kupanda baada ya takriban 06:00 asubuhi, hufikia kilele karibu na mchana kwa wastani wa karibu 9 GWh kwa saa na kisha hushuka tena karibu na sifuri jioni.

Upepo unaonyesha profaili tambarare zaidi katika takriban 2–3 GWh siku nzima. Jotoardhi linaonekana karibu kabisa tambarare katika takriban 0,6 GWh. Umeme wa maji hufanya kazi siku nzima lakini una uzalishaji wa juu zaidi asubuhi na jioni. Profaili hizi ndizo msingi mkuu wa kimwili wa utafiti katika kutafsiri ishara za migawo ya TVP.

Ukame wa 2022 unaonekanaje katika uchanganuzi?

Katika takwimu elekezi, jumla ya uzalishaji wa umeme wa maji ilishuka kutoka 46.426,2 GWh mwaka 2021 hadi 29.560,8 GWh mwaka 2022. Kwa 2023 zimeripotiwa 41.058,6 GWh, 2024 52.944,9 GWh na 2025 41.868,9 GWh.

Katika uchanganuzi wa TVP, mabadiliko ya mgawo wa umeme wa maji yanaonyesha kuwa mchango wa mienendo kama hii ya uzalishaji wa haidrologia kwenye mwendelezo wa kila siku wa jalada si thabiti. Utafiti pia unatumia ukame wa 2022 hasa katika tafsiri ya RSR ya PV→upepo.

Uzalishaji wa sola ulibadilikaje katika kipindi cha observation?

Kuongezeka kwa uzalishaji wa sola PV hasa mwaka 2024 na 2025 ni mojawapo ya mabadiliko ya muda mrefu ya jalada ambayo watafiti huzingatia wanapotafsiri mabadiliko ya kimuundo ya mwishoni mwa 2023–mwanzoni mwa 2024 katika RSR.

Je, uzalishaji wa upepo wa kila mwaka uliongezeka kwa kasi ile ile?

Hapana. Katika Jedwali 1 la utafiti, jumla ya uzalishaji wa upepo ni 20.722,9 GWh mwaka 2021, 20.304,2 GWh mwaka 2022, 23.367,7 GWh mwaka 2023, 22.043,4 GWh mwaka 2024 na 21.244,3 GWh mwaka 2025. Kwa hiyo hakuna ongezeko endelevu la uzalishaji wa upepo katika mwelekeo na ukubwa ule ule kama ukuaji wa uzalishaji wa sola ulioonekana baada ya 2023.

Matokeo makuu ya grafu za TVP kwa sentensi moja ni yapi?

Katika jalada la nishati mbadala la Italia la 2021–2025, mchango wa vyanzo kwenye mwendelezo wa kila siku wa umbo la baseload hutofautiana kulingana na aina ya chanzo na muda: sola PV ni hasi, upepo ni chanya kwa mwendelezo, umeme wa maji kwa kiasi kikubwa ni chanya lakini wenye mabadiliko, na jotoardhi lina athari ndogo ya pembezoni kutokana na ukubwa wake mdogo.

Kwa nini RSR si “utabiri wa baadaye”?

Katika hesabu ya RSR, migawo ya mwisho ya Kalman Filter mwishoni mwa sampuli hutumiwa. Migawo hii inawakilisha unyeti wa pembezoni wa jalada la sasa. Utafiti hautengenezi kutoka kwayo scenario ya uzalishaji wa miaka mingi ya baadaye. Watafiti wanaeleza wazi kama kikomo kwamba utabiri wa BF na uchanganuzi wa scenario unapaswa kufanywa tofauti kwa mabadiliko makubwa ya jalada.

Mapungufu muhimu zaidi ya modeli

• Italia imewakilishwa kama gridi moja ya kitaifa iliyojumlishwa.
• Vikwazo vya usafirishaji vya kikanda/zonal vimeachwa nje ya uchanganuzi.
• Vikwazo vya uzalishaji wa ndani havijamodelliwa moja kwa moja.
• Hatua za balancing kama pumped hydro, uhifadhi wa betri na uagizaji wa kuvuka mipaka hazijaingizwa kama vigeu wazi katika modeli ya BF–TVP.
• RSR ni ya uchunguzi kwa mabadiliko ya pembezoni pekee; haipaswi kutumika kwa mstari katika mabadiliko makubwa ya uwezo.
• Njia ya BF ya baadaye au matokeo ya malengo ya uwezo yaliyopangwa hayajatabiriwa.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Tam özgün çalışma adı: Transition to Renewables: From Intermittency to Firmness

Waandishi: Soheil Fattahi, Lorenzo Tieghi na Lorenzo Battisti.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio katika toleo la chanzo umehifadhiwa kama ulivyo.

Mwandishi wa kwanza wa pamoja/mchango sawa: Hakuna tamko la mchango sawa katika chanzo.

Mwandishi wa mawasiliano: Soheil Fattahi; anwani soheil.fattahi@unitn.it imetolewa katika chanzo.

Taasisi katika toleo la chanzo: Department of Civil, Environmental and Mechanical Engineering, University of Trento, Via Mesiano 77, Trento 38123, Italy.

ORCID: Soheil Fattahi — 0000-0001-9352-3262; Lorenzo Tieghi — 0000-0002-5190-9164; Lorenzo Battisti — 0000-0003-0485-9739.

DOI: 10.2139/ssrn.6932276

Jukwaa: SSRN.

Rekodi rasmi:https://ssrn.com/abstract=6932276

Aina ya chanzo na hali ya uhakiki: Kazi hii ni preprint ambayo haijapitia peer review; matokeo yake yanapaswa kutathminiwa kwa kuzingatia hatua ya sasa ya uchapishaji na uthibitishaji.

Jarida/mchapishaji wa mwisho uliopitiwa na wahakiki: Haujaainishwa katika toleo la chanzo lililochunguzwa.

Tarehe sahihi ya toleo: Haijaainishwa tofauti katika faili iliyochunguzwa.

Leseni: Hakuna leseni wazi ya matumizi tena iliyotajwa katika toleo lililochunguzwa.

Ufadhili: Hakuna tamko tofauti la ufadhili lililotambuliwa katika toleo lililochunguzwa.

Mgongano wa maslahi: Hakuna tamko tofauti la mgongano wa maslahi/competing interests lililotambuliwa katika toleo lililochunguzwa.

CRediT/michango ya waandishi: Hakuna jedwali tofauti la michango au tamko la CRediT lililotambuliwa katika toleo lililochunguzwa.

Chanzo cha data: Data za kila saa za uzalishaji wa umeme wa maji, sola PV, upepo na jotoardhi wa Italia wa 2021–2025. Utafiti wa chanzo unahusisha data na chanzo cha mizania ya nishati/uzalishaji cha Terna S.p.A.

Resolution ya data: Uzalishaji mbichi wa kila saa; dirisha la kila siku kwa tathmini ya BF.

Mbinu za takwimu/modeling: Baseload Factor, OLS regression, jaribio la uthabiti wa vigezo la Hansen, modeli ya state-space Time-Varying Parameter, Kalman Filter na Resource Substitution Ratio.

Dokezo la idadi ya observations ndani ya chanzo: Jedwali 1 linaripoti rekodi 8.759 za kila saa kwa 2021, 2022, 2023 na 2025, na 8.783 kwa 2024. Sababu ya idadi hizi zinazoonekana kuwa saa moja pungufu ya kalenda kamili haijaelezwa tofauti katika chanzo.

Dokezo la mlinganyo ndani ya chanzo: Baada ya kufafanua matrisi ya posterior covariance \(P_{t|t}\), utafiti unatoa takriban %95 interval katika Mlinganyo 6 kama \(\beta_{i,t}\pm1.96P_{t|t,ii}\). Usemi huu umehifadhiwa kama ulivyo katika chanzo, na umbo la kihisabati halijabadilishwa kimya kimya.

Dokezo la bibliografia kuhusu affiliation: Katika toleo la chanzo lililochunguzwa, waandishi wote watatu, akiwemo Lorenzo Tieghi, wameorodheshwa kwa affiliation ya University of Trento. Kwa kuwa metadata ya bibliografia ya nje ya SSRN inaweza kuonyesha taarifa tofauti za taasisi ya sasa kwa Lorenzo Tieghi, affiliation ya toleo lililopakiwa imetumika kama msingi wa utambulisho wa chanzo cha kisayansi.

Kikomo cha upeo wa kisayansi: BF hapa ni metric inayopima mwendelezo wa umbo la baseload wa jalada la nishati mbadala kwa kulinganisha na kiwango cha wastani cha uzalishaji wa siku. Si sawa na utoshelevu wa mfumo, uthabiti wa masafa, usalama wa usambazaji au uwezekano halisi wa kukidhi mahitaji. Thamani za RSR pia si agizo la uwezo uliosakinishwa, bali ni trade-off za pembezoni za uzalishaji-sawa karibu na jalada lililopo.

Msingi wa maudhui: Maelezo haya ya Verianla yanategemea ufafanuzi, jedwali la data, milinganyo, mbinu za ekonometriki, grafu na vielelezo, matokeo, mjadala na mapungufu ya kazi iliyochunguzwa. Hakuna matokeo mapya ya kisayansi yaliyoongezwa kutoka vyanzo vya nje isipokuwa uthibitishaji wa utambulisho wa bibliografia.