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落基山研究所

加州的停电和清洁能源转型

阿尔塔风能中心(AWEC),也被称为莫哈韦风电场,是世界第二大陆上风能项目。

阿尔塔风能中心(AWEC),也被称为莫哈韦风电场,是世界第二大陆上风能项目。图片由卡。

八月份,加州的电网运营商(CAISO)被迫在全州实行滚动停电作为一个历史悠久的热浪太大美国西部的影响。这是第一次有在这个级别的状态一直中断,因为2000 - 2001年的能源危机是由市场操纵引发,导致供应短缺和实用破产。

在作怪加州许多因素导致这些最近发生的事件,这将是几个月前的中断的各种驱动程序可以充分评估。然而,一些观察家已经跃升为早日结束,国家的积极的清洁能源目标是莫名其妙地指责,而可再生能源是停电的主要原因。

这种猜测是不成熟的,不完整的,几乎肯定不正确。更重要的是,这样的叙述也留下了一个事实,即清洁能源可以提供一个机会,不构成威胁,对电网的安全性和可靠性。清洁能源的持续转变不仅是应对气候变化的生存威胁的关键,但如果管理得当,也能提高重大电力系统极端天气和其他威胁的应变能力。

气候变化正在推动极端条件

这不是偶然的是,这些停电的发生。整个西下酷热痛苦。七月获得了并列历史第二,最热月在八月份的热浪中死亡谷达到了130华氏度超过100年的最高记录温度

除了高温,最近几周全国各地还出现了其他极端天气现象。这些包括8月份“derecho”风暴在爱荷华州和伊利诺斯州,龙卷风以每小时106英里的速度将玉米田夷为平地一系列特别强大的龙卷风在飓风伊萨亚斯肆虐的东海岸这两起事件已经导致数十万用户断电数天甚至更长时间。

七月获得并列记录和八月的热浪在第二最热的月份死谷打130华氏度,在超过100年的最高记录温度。

随着气候变化的发展,我们可以期待看到更多这样的。在20世纪的极端天气的脸设计的可靠性网格被证明不足以解决日益恶化的21世纪的事件。脱碳我们的经济,以避免气候变化的最坏影响已经比重建一个平面,而它飞行和极端天气造成沿途越来越动荡。

化石燃料发电有助于电网断电

看是什么导致停电时在加州,我们必须检查整个系统和单个电源的作用。8月中旬的一个周五和一个周六,燃气发电机停运,导致电力供应中断,此外还有接近创纪录水平的电力需求、风力发电量下降、进口能力有限以及其他几个因素。

没有完全可靠的电力来源,而这些只是最近的一系列强制断电化石燃料核电站在过去几年的极端天气事件中。即使在不停运的情况下,煤、天然气和核电厂等热电厂在热浪来袭时的发电量也会降低,而且可能会发生故障操作限制时冷却它们所需的水变得太热有效地执行这个功能。

在加利福尼亚州,太阳继续如预期般会议高峰需求作出贡献。然而,8月14日,电力需求保持高位的太阳集。这是预期和计划,以及各种资源,包括天然气厂和进口电力的憋足了,此时接管。

图表1:上一代加州独立系统运营商网,8月14日至17日

图表1:在加州独立系统运营商网格生成,8月14日至17日2020年

随着国家将更多的电池投入使用,这些将有助于满足晚间高峰的需求。目前,有一些非常大的电池项目,如大型项目的莫斯兰丁,正在建设中,但还没有网上。

今年七月,美国加州的电网运营商报道216mw的电池已经投入商业运行,但他指出,如果所有的项目都能按时完成,到今年年底,这一数字将增加到923mw。相比之下,CAISO报告在两个独立的500 MW波8月14脱落1 GW。

这表明,目前计划的电池可能在防止这些故障都发挥了重要作用,并随时准备在保持可靠性所需的资源,多元化的投资组合中发挥越来越大的作用。

清洁能源,提高电网的可靠性机会

同时,由于美国电网接纳可再生能源,存储和其他技术,气候变化和电网安全等重大威胁快速的技术转变增长在可能性和影响。因此,现在有一个一次在一个代的需要和机会重新想象自己的网格弹性的做法在21世纪利用不断改进的技术,同时应对与20世纪电网发展时根本不同的风险环境。

21世纪网弹性两个新兴原则是有关目前的情况。首先,有中断期间的机会,更好地优先电力服务,包括为客户在医疗设备和紧急救援人员的依赖,使这些关键负载不会受到滥滚动中断。例如,在科罗拉多州的效用是有针对性的能源效率和灵活性的需求优先技术投资以及先进的电网控制技术,这些技术可以将电力输送到关键负载,这些都可以减少由于电力供应限制造成的停电。

其次,电网规划者应该放弃这样一种观点,即集中式的、以化石能源为主的资源组合,一种在上个世纪为确保可靠性而开发的方法,足以满足21世纪新的弹性需求。当前的事件表明,电网运营商需要多种整合良好、灵活的资源组合,以在气候驱动的极端天气事件中保持电网的可靠性。

我们仍有机会创造一个清洁发电和响应需求的体系,既能缓解停电风险,又能解决让我们陷入这种境地的根本问题:气候变化。

没有可靠的灵丹妙药

没有单一的资源或技术可以防止停电本身。相反,不同类型的资源在不同的地域和不同的时间尺度上提供基本的服务。太阳能光伏发电对于满足正午的总峰值至关重要,而电池存储则可以帮助满足快速增长的峰值需求。

其他可调度的供应资源,包括无碳绿色氢正在开发的在加州和其他地方,它们是通过压力管理电网的有价值的贡献者。也可分派需求的灵活性资源。将这些供需资源分布到更广阔的电网中,将使系统对当地的变化更加稳健。

影响美国西部的历史性热浪给电网带来了巨大的问题,但系统内部的任何资源都无法应对这些挑战。更确切地说,很明显我们没有足够的资源。我们仍有机会创造一个清洁发电和响应需求的体系,既能缓解停电风险,又能解决让我们陷入这种境地的根本问题:气候变化。

加利福尼亚州,其它领先的国家之间,在它的途中到具有跨区域分布,并结合通过联网传输系统,能够满足电网需求,而无需使极端天气更糟糕的供方和需方资源的系统。但是,我们需要从战略上移动,并在适当的地方上网了合适的解决方案,以及更迅速。换句话说,解决这两个短期可靠性威胁和新出现的气候风险,既需更加仔细和更快的移动。

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