Kā tīra enerģija saglabāja Kalifornijas apgaismojumu vēsturiski ekstrēmā karstuma viļņa laikā

Kalifornijas elektrotīkls ir divu neizbēgamu tendenču priekšgalā: liela apjoma atjaunojamās enerģijas pievienošana un klimata pārmaiņu izraisītā ārkārtējā karstuma pārvarēšana. Divas nedēļas ilgušais septembra karstuma vilnis, kas apcepa valsti ar “karstākais un garākais” temperatūras rekords, Kalifornijas elektrotīklu pārbaudīja ārkārtēji, taču, neskatoties uz rekordlielo enerģijas pieprasījumu, gaismas palika ieslēgtas.

Tātad, kā štats ar Amerikas vērienīgākajiem atjaunojamās enerģijas ieviešanas mērķiem izvairījās no elektroapgādes pārtraukumiem vienā no valsts vēsturē ekstrēmākajiem karstuma viļņiem?

Atbilde var šķist ironiska — Kalifornija izturēja šo vēsturisko karstuma vilni, jo tā ir pilnībā izmantojusi tīras enerģijas tehnoloģijas, piemēram, vēja, saules, akumulatora uzglabāšanu un pieprasījuma reakciju. Tā kā štats tuvojas 100% atjaunojamās enerģijas mērķim līdz 2045. gadam, plānojot karstāku un sausāku nākotni, kur ekstrēmi laikapstākļi ir norma, Kalifornijas tīkla noturības pieredze ir plāns citiem štatiem, kas jāievēro.

Energy Innovation komunikācijas direktors Silvio Marcacci runāja ar GridLab izpilddirektors Riks O'Konels par to, kā baterijas, atjaunojamie resursi un klienti novērsa strāvas padeves pārtraukumus un kā valstis var pievienot tīras enerģijas tehnoloģiju, lai palielinātu tīkla noturību klimata pārmaiņu apstākļos.

J: Kalifornija pēdējos gados ir pievienojusi ievērojamu akumulatora jaudu, lai uzlabotu tīkla uzticamību. Kādu lomu viņi spēlēja, saglabājot ieslēgtas gaismas, un vai viņiem būs lielāka loma uz priekšu?

Nesenais karstuma vilnis liecināja, ka tīkla mēroga akumulatoru uzglabāšana Kalifornijā ir ieradusies lielā mērā. 2020. gadā štata tīklā bija uzstādīti tikai 250 megavati akumulatoru no kopējās štata maksimālās slodzes 52 gigavatu (GW). Pagājušās nedēļas karstuma viļņa laikā Kalifornijā bija vairāk nekā 3.2 GW akumulatoru, kas atbalsta tīklu, kas ir lielāka jauda nekā Diablo Canyon atomelektrostacijai. Šīs baterijas parasti nodrošina četras stundas enerģijas, tātad tas ir 150 reizes vairāk enerģijas nekā tikai pirms diviem gadiem. Baterijām bija izšķiroša nozīme tīkla darbības uzturēšanā, un bez tām mēs būtu piedzīvojuši nepārtrauktus elektrības padeves pārtraukumus.

Kalifornijas tīklam ir vislielākā uzstādītā akumulatoru jauda salīdzinājumā ar jebkuru tīklu pasaulē, un Amerikas Savienotās Valstis vadīja globālās investīcijas tīkla mēroga akumulatoru uzglabāšanā ar gandrīz pusi no visiem ieguldījumiem pagājušajā gadā. Ieguldot līdzekļus enerģijas uzglabāšanā, valsts ir palielinājusi savu noturību pret ekstremāliem laikapstākļiem.

Bet tas ir tikai sākums — Kalifornijā tiešsaistē nonāk arvien vairāk akumulatoru. Šī gada sākumā Kalifornijas sabiedrisko pakalpojumu komisija izdeva savu vēlamais sistēmas plāns, kas ietver 15 GW jaunu uzglabāšanas un pieprasījuma reaģēšanas resursu, kas jāuzstāda līdz 2032. gadam. Kalifornijas ISO starpsavienojumu rindā ir piedāvāts vairāk nekā 90 GW akumulatoru, kas liecina par spēcīgu komerciālu interesi par akumulatoru uzglabāšanu. Baterijas būs būtisks resurss, lai sasniegtu Kalifornijas ambiciozos tīras enerģijas mērķus, nodrošinot pietiekamu stingru jaudu, lai nodrošinātu tīkla darbību pat bez saules vai vēja enerģijas.

J. Šķiet, ka arī klienti ir veikuši savu lomu, reaģējot uz īsziņu brīdinājumiem, lai taupītu enerģiju. Kā jūs vērtējat šo rezultātu un kāda ir lielāka loma pieprasījuma reakcijai, kas var veicināt uzticamību?

Pieprasījuma reakcijai, kad klienti brīvprātīgi vai ar kompensāciju samazina patēriņu, ir izšķiroša nozīme tīkla uzticamības nodrošināšanā, un tā ir galvenais pamatelements resursu portfelī, kas līdzsvaro piedāvājumu un pieprasījumu. Ārkārtējos gadījumos, piemēram, karstuma vilnis pagājušajā nedēļā, tīkla operatoriem ne vienmēr ir pietiekami daudz enerģijas tiešsaistē, lai apmierinātu slodzi. Faktiski vairums tīklu plāno nelielu skaitu pārtraukumu, jo ir ļoti dārgi plānot visu laiku nodrošināt slodzi.

Otrdienas ārkārtējais īsziņas brīdinājums ar aicinājumu klientiem samazināt elektroenerģijas pieprasījumu bija veiksmīgs, lai izvairītos no nepārtrauktiem elektroapgādes pārtraukumiem – tam gandrīz uzreiz sekoja pieprasījuma kritums par aptuveni 2 GW. Taču šāda veida mehānisms var darboties tikai ierobežotās situācijās, un to nevar izmantot biežāk kā vienu vai divas reizes gadā.

Ideālā gadījumā Kalifornija stiprinās savas pieprasījuma reaģēšanas programmas, kurās patērētāji saņem samaksu, lai samazinātu pieprasījumu, izmantojot automatizāciju, piemēram, viedos termostatus un citas jaunas tehnoloģijas. Jauna programma no utilīta PG&E atalgoja klientus, kuri karstuma viļņa laikā samazināja pieprasījumu, ar 2 USD par katru ietaupīto enerģijas kilovatstundu. Programmā tika reģistrēti vairāk nekā 1.5 miljoni klientu, un tas ir interesants modelis, kas jāņem vērā visā valstī.

J: Vai tīklā bija kādi pārtraukumi, un, ja jā, kāds bija šo pārtraukumu iemesls?

Dažus lokalizētus pārtraukumus izraisīja sadales transformatoru pārslodze karstuma dēļ, un Hēldsburgas pilsēta pārprata tīkla operatora avārijas līmeni un sāka slodzes samazināšanos (elektroelektrostaciju pārtraukumus), pirms tas tika lūgts, taču kopumā tīkls izturēja labi.

Laikapstākļi pret valsti un pārējām Rietumiem bija ilgstoši un ekstrēmi. Karstais laiks ne tikai nozīmē rekordlielu slodzi tīklam, bet arī nozīmē, ka temperatūras ierobežošana var piespiest aprīkojumu bezsaistē. Tīkla plānotājiem ir jāatzīst, ka klimata pārmaiņas izraisa vēsturisko temperatūru no ārkārtējas uz normālu, un jāplāno vairāk šādu ekstremālu, Rietumu mēroga, ilgstošu karstuma vētru.

J: Kā saules un vēja enerģija palīdzēja līdzsvarot piedāvājumu un pieprasījumu? Vai Kalifornijas investīcijas atjaunojamā enerģijā ir pieejamas tiešsaistē pietiekami ātri, lai neatpaliktu no uzticamības vajadzībām?

SaulesSAULES 3
nodrošināja konsekventu 1313
GW elektroenerģijas Kalifornijas tīklam pagājušajā nedēļā no 9:00 līdz 5:00 katru dienu, kas ir aptuveni ceturtā daļa no kopējā pieprasījuma. Vakara stundās no pulksten 4:00 līdz 9:00 bija vislielākā tīkla slodze, jo saules enerģijas jauda samazinās, bet pieprasījums joprojām ir augsts. Tas ir tad, kad akumulatori palīdzēja tīklam, uzlādējot pusdienlaikā un izlādējoties agrā vakarā. Otrdien, karstuma viļņa karstākajā dienā un dienā, kad bija vislielākā elektrotīkla noslodze, vakarā pastiprinājās vējš un nodrošināja 2.7 GW jaudu.

Lai gan pagājušajā nedēļā mēs tikām galā ar neskartu tīklu, Kalifornijai nākotnē nevajadzētu ciest no tik ciešiem zvaniem. Valsts cenšas uzstādīt vairāk saules, vēja, akumulatoru, kā arī transmisijas, lai visus šos jaunos resursus savienotu ar tīklu.

Tomēr piegādes ķēdes problēmas gan ar saules enerģiju, gan baterijām ir aizkavējušas daudzus projektus, liekot valstij nesasniegt savus mērķus. Turklāt pārvades attīstības temps nav ticis līdzi pieprasījumam, tāpēc daudzi projekti ir iestrēguši rindā, gaidot, lai pievienotos tīklam. Valstij ir nepieciešams visaptverošs plāns jaunu projektu ieviešanai un pārvades attīstības šķēršļu novēršanai, lai tā varētu sasniegt tīras enerģijas mērķus.