加州的停电及其清洁能源转型

为了解决近期可靠性威胁和新出现的气候风险，国家需要更加谨慎、更快地采取行动。

8 月，由于历史性热浪影响了美国西部大部分地区，加州电网运营商 (CAISO) 被迫在全州范围内轮流停电。自 2000 年至 2001 年因市场操纵导致供应短缺和公用事业破产而引发能源危机以来，这是该州首次出现这种程度的停电。

加州最近发生的这些事件是由多种因素造成的，需要几个月的时间才能对造成停电的各种驱动因素进行全面评估。然而，一些观察家很快就得出结论，认为该州积极的清洁能源目标在某种程度上是罪魁祸首，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，而且几乎肯定是不正确的。更重要的是，这种说法还忽略了这样一个事实：清洁能源可以为电网安全性和可靠性带来机遇，而不是构成威胁。持续向清洁能源转型不仅对于解决气候变化的生存威胁至关重要，而且如果管理得当，还可以大大提高电力系统应对极端天气和其他威胁的能力。

气候变化导致极端条件

这些停电的发生并非偶然。整个西方都在酷暑中煎熬。7 月是有记录以来第二热的月份，在 8 月热浪期间，死亡谷的温度达到 130 华氏度，这是100 多年来有记录的最高气温。

除了高温之外，最近几周全国各地还出现了其他极端天气现象。其中包括爱荷华州和伊利诺伊州八月的“derecho”风暴，其速度高达每小时 106 英里，导致玉米田被夷为平地，以及伊萨亚斯飓风在东海岸引发的一系列特别强大的龙卷风。这两起事件都导致数十万客户几天或更长时间断电。

 

7 月是有记录以来第二热的月份，在 8 月热浪期间，死亡谷的温度达到 130 华氏度，这是 100 多年来有记录的最高气温。

随着气候变化的进展，我们预计会看到更多这样的情况。事实证明，专为应对 20 世纪极端天气而设计的可靠性不足以应对 21 世纪日益恶化的事件。为避免气候变化最严重的影响而对我们的经济进行脱碳就好比在飞行过程中重建一架飞机，而极端天气正在导致沿途不断增加的湍流。

化石能源发电导致电网中断

在研究导致加州停电的原因时，我们必须检查整个系统和各个电源的作用。8 月中旬的周五和周六，燃气发电机组脱机，导致停电，同时电力需求接近创纪录水平，风电发电量减少，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，这只是过去几年极端天气事件期间一系列化石燃料和核电站被迫停电的最新例子。即使煤炭、天然气和核电站等火力发电机没有停机，它们在热浪期间的发电能力也会较低，并且当冷却它们所需的水变得太热而无法有效执行该功能时，可能会遇到运行限制。

在加利福尼亚州，太阳能继续按预期为满足高峰需求做出贡献。然而，8月14日，随着太阳落山，电力需求仍然很高。这是预期和计划中的，包括天然气厂和进口电力在内的各种资源此时将增加接管。

图表 1：加州独立系统运营商电网发电，8 月 14 日至 17 日

随着国家投入更多电池，这将有助于满足晚间高峰需求。目前，许多超大型电池项目，例如莫斯兰丁的大型电池项目，正在建设中，但尚未上线。

7月，加州电网运营商报告称，216兆瓦的电池已投入商业运营，但指出，如果其队列中的所有项目均按时完成，到今年年底，这一数字将增至923兆瓦。相比之下，CAISO报告称， 8 月 14 日，两波单独的 500 MW 发电量减少了 1 GW。

这表明，目前规划的电池可以在防止这些停电方面发挥重要作用，并准备在维持可靠性所需的各种资源组合中发挥越来越大的作用。 

清洁能源提高电网可靠性的机会

与此同时，随着美国电网正在适应可再生能源、存储和其他技术的快速技术变革，气候变化和其他对电网安全的重大威胁的可能性和影响都在增加。因此，现在有一个千载难逢的需求和机会来重新构想我们的 21 世纪电网弹性方法，利用改进的技术，同时解决与 20 世纪电网发展时存在的根本不同的风险环境。

21 世纪电网弹性的两个新兴原则与当前形势相关。首先，有机会在停电期间更好地优先考虑电力服务，包括依赖医疗设备和应急响应人员的客户，以便这些关键负载不会遭受无差别的轮流停电。例如，科罗拉多州的一家公用事业公司正在优先投资有针对性的能源效率和需求灵活性技术，以及可以将电力输送到关键负载的电网控制技术的进步，这些技术共同可以减轻因供电限制而造成的停电。

其次，电网规划者应该放弃这样的想法：集中的、以化石为主的资源组合（一种上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。当前事件表明，电网运营商需要多样化、集成良好、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可靠性。

 

我们仍然有机会创建一个清洁发电和响应需求的系统，既可以减轻停电风险，又可以解决导致我们陷入这种情况的根本问题：气候变化。

可靠性没有灵丹妙药

没有任何单一资源或技术可以单独防止停电。相反，不同类型的资源在不同地域和不同时间尺度提供基本服务。太阳能光伏对于满足中午的总峰值至关重要，而电池存储可以帮助满足当天晚些时候的快速增长和峰值需求。

其他可调度的供应资源，包括加利福尼亚州和其他地方正在开发的无碳绿色氢，对于管理电网应对压力有重要贡献。可调度的需求灵活性资源也是如此。在更广泛的网格中分配这些供需资源将使系统对局部变化更加稳健。

影响美国西部的历史性热浪给电网带来了很大的问题，但系统内的任何资源都没有固有的原因使它们无法应对这些挑战。相反，很明显我们的数量还不够。我们仍然有机会创建一个清洁发电和响应需求的系统，既可以减轻停电风险，又可以解决导致我们陷入这种情况的根本问题：气候变化。

加州和其他领先州一样，正在努力建立一个分布在整个地区的供需方资源系统，并通过网络传输系统进行整合，该系统可以满足电网需求，而又不会使极端天气变得更糟。但我们需要采取战略行动，在正确的地方更快地提供正确的在线解决方案。换句话说，为了解决近期可靠性威胁和新出现的气候风险，我们需要更加谨慎、更快地采取行动。