Kaip švari energija išlaikė Kalifornijos šviesas per istoriškai ekstremalias karščio bangas

Kalifornijos elektros tinklas yra dviejų neišvengiamų tendencijų priešakyje: didžiulis atsinaujinančios energijos kiekis ir klimato kaitos nulemta ekstremalios karščio įveikimas. Dvi savaites trukusi rugsėjo karščio banga, sukėlusi valstybę su „karščiausias ir ilgiausias“ rekordinė temperatūra Kalifornijos tinklui ištiko ekstremalų išbandymą, tačiau nepaisant rekordinio energijos poreikio, šviesos liko įjungtos.

Taigi, kaip valstija, turinti ambicingiausius Amerikos atsinaujinančios energijos diegimo tikslus, išvengė elektros energijos tiekimo per vieną ekstremaliausių šalies karščio bangų istorijoje?

Atsakymas gali atrodyti ironiškas – Kalifornija atlaikė šią istorinę karščio bangą, nes joje buvo panaudotos švarios energijos technologijos, tokios kaip vėjas, saulė, baterijų saugojimas ir paklausos reakcija. Kadangi valstija iki 100 m. siekia 2045 % atsinaujinančios energijos, planuodama karštesnę ir sausesnę ateitį, kai ekstremalūs orai yra norma, Kalifornijos tinklo atsparumo patirtis yra planas, kuriuo gali vadovautis kitos valstybės.

„Energy Innovation“ komunikacijos direktorius Silvio Marcacci kalbėjosi su „GridLab“ vykdomasis direktorius Ric O'Connell apie tai, kaip baterijos, atsinaujinantys energijos šaltiniai ir klientai užkirto kelią elektros energijos tiekimui ir kaip valstybės gali pridėti švarios energijos technologijų, kad padidintų tinklo atsparumą klimato kaitai.

Kl.: Kalifornija pastaraisiais metais padidino akumuliatoriaus talpą, kad pagerintų tinklo patikimumą. Kokį vaidmenį jie atliko degant šviesas ir ar jie vaidins didesnį vaidmenį judant į priekį?

Pastaroji karščio banga parodė, kad tinklo masto baterijų saugykla pasiekė Kaliforniją. 2020 m. valstijos tinkle buvo sumontuota tik 250 megavatų baterijų iš visos valstijos didžiausios 52 gigavatų (GW) apkrovos. Per praėjusios savaitės karščio bangą Kalifornijoje buvo daugiau nei 3.2 GW baterijų, palaikančių tinklą, daugiau nei Diablo Canyon atominėje elektrinėje. Šios baterijos paprastai aprūpina keturias valandas energijos, taigi, tai yra 150 kartų daugiau energijos nei prieš dvejus metus. Baterijos suvaidino lemiamą vaidmenį palaikant tinklo veikimą, o be jų būtume patyrę nuolatinius elektros energijos tiekimo sutrikimus.

Kalifornijos tinkle įdiegta didžiausia įmontuotų baterijų talpa iš visų tinklų visame pasaulyje, o JAV pirmavo pasaulinės investicijos į tinklo masto baterijų saugojimą, praėjusiais metais beveik pusę visų investicijų. Investuodama į energijos kaupimą, valstybė padidino savo atsparumą ekstremalioms oro sąlygoms.

Bet tai tik pradžia – vis daugiau baterijų patenka į internetą Kalifornijoje. Šių metų pradžioje Kalifornijos komunalinių paslaugų komisija paskelbė savo pageidaujamas sistemos planas, kuri apima 15 GW naujų saugojimo ir paklausos reagavimo išteklių, kurie turi būti įdiegti iki 2032 m. Kalifornijos ISO tinklų sujungimo eilėje siūloma daugiau nei 90 GW baterijų, o tai rodo didelį komercinį susidomėjimą baterijų saugojimu. Baterijos bus esminis šaltinis siekiant Kalifornijos ambicingų švarios energijos tikslų, užtikrinant pakankamai tvirtą pajėgumą, kad tinklas veiktų net ir tada, kai nėra saulės ar vėjo energijos.

Kl.: Atrodo, kad klientai taip pat atliko savo vaidmenį, reaguodami į tekstinius įspėjimus, kad taupytų energiją. Kaip vertinate šį rezultatą ir koks yra didesnis vaidmuo, kurį atsakas į paklausą gali prisidėti prie patikimumo?

Reagavimas į paklausą, kai klientai savo noru arba kompensuodami sumažina naudojimą, atlieka esminį tinklo patikimumo vaidmenį ir yra pagrindinis išteklių portfelio, balansuojančio pasiūlą ir paklausą, elementas. Ekstremaliais atvejais, tokiais kaip karščio banga praėjusią savaitę, tinklo operatoriai ne visada turi pakankamai elektros energijos, kad galėtų patenkinti apkrovą. Tiesą sakant, dauguma tinklų planuoja turėti nedidelį gedimų skaičių, nes labai brangu planuoti nuolatinę apkrovą.

Antradienį paskelbtas neeilinis tekstinis įspėjimas, kuriuo klientų buvo prašoma sumažinti elektros energijos poreikį, pavyko išvengti elektros energijos tiekimo nutraukimo – beveik iš karto po jo paklausa sumažėjo maždaug 2 GW. Tačiau toks mechanizmas gali veikti tik tam tikrose situacijose ir negali būti naudojamas dažniau nei kartą ar du per metus.

Idealiu atveju Kalifornija sustiprins savo reagavimo į paklausą programas, kuriose vartotojai gauna atlyginimą, kad sumažintų paklausą, taikydama automatizavimą, pvz., išmaniuosius termostatus ir kitas naujas technologijas. Nauja programa iš PG&E apdovanojo klientus, kurie per karščio bangą sumažino paklausą, 2 USD už kiekvieną sutaupytos energijos kilovatvalandę. Programoje dalyvavo daugiau nei 1.5 milijono klientų, ir tai yra įdomus modelis, kurį reikia apsvarstyti visoje valstijoje.

Kl.: Ar tinkle buvo kokių nors nutrūkimų, ir jei taip, kokia buvo tų gedimų priežastis?

Kai kuriuos lokalizuotus gedimus sukėlė paskirstymo transformatorių perkrova dėl karščio, o Healdsburgo miestas neteisingai suprato tinklo operatoriaus avarinį lygį ir pradėjo apkrovos mažinimą (išjungtus elektros energijos tiekimo sutrikimus), kol to nebuvo prašoma, tačiau apskritai tinklas išsilaikė gerai.

Oras, su kuriuo susiduria valstybė ir likusios Vakarų šalys, buvo užsitęsęs ir ekstremalus. Karštas oras ne tik reiškia rekordinę tinklo apkrovą, bet ir reiškia, kad baudžiava temperatūra gali priversti įrangą atsijungti. Tinklo planuotojai turi pripažinti, kad klimato kaita stumia istorinę temperatūrą nuo ekstremalios iki normalios, ir planuoja daugiau tokių ekstremalių, Vakarų mastu, ilgai trunkančių karščio audrų.

Klausimas: Kaip saulės ir vėjo energija padėjo subalansuoti pasiūlą ir paklausą? Ar Kalifornijos investicijos į atsinaujinančią energiją pakankamai greitai pasiekiamos internete, kad neatsiliktų nuo patikimumo poreikių?

SaulėsSAULES 3
pateikė nuoseklų 1313
GW energijos į Kalifornijos tinklą praėjusią savaitę nuo 9:00 iki 5:00 kiekvieną dieną, tai yra maždaug ketvirtadalis visos paklausos. Vakaro valandos nuo 4:00 iki 9:00 buvo didžiausios tinklo įtampos laikas, nes saulės energijos išeiga mažėja, bet paklausa išlieka didelė. Tai yra tada, kai baterijos padėjo tinkle, įkraunamos vidurdienį ir išsikraunamos ankstyvą vakarą. Antradienį, karščiausią karščio bangos dieną ir didžiausio tinklo streso dieną, vakare pakilo vėjas ir tiekė 2.7 GW galios.

Nors praėjusią savaitę mes išgyvenome nepažeisdami tinklelio, Kalifornija neturėtų patirti tokių artimų skambučių ateityje. Valstybė stengiasi įdiegti daugiau saulės, vėjo, baterijų, taip pat perdavimo, kad visus šiuos naujus išteklius prijungtų prie tinklo.

Tačiau tiekimo grandinės iššūkiai, susiję su saulės energija ir baterijomis, atitolino daugelį projektų, todėl valstybė nepasiekė savo tikslų. Be to, perdavimo plėtros tempas neatsiliko nuo paklausos, todėl daugelis projektų įstrigo eilėje ir laukia prisijungimo prie tinklo. Valstybei reikia išsamaus plano, kaip diegti naujus projektus ir panaikinti perdavimo plėtros kliūtis, kad ji galėtų pasiekti švarios energijos tikslus.