加州的电网极客们:让“鸭子曲线”变平

这独家六部分系列采取深入观察加州过渡到超过50%的可再生电力。面对特朗普总统对全球变暖的明显漠不关心，加州已经成为气候活动人士的希望灯塔。整个系列将会出现这里。读第一部分在这里，第二部分在这里和第三部分这里。

怎样才能可靠地运行一个非常大和非常绿色的电网？我开始回答这些问题，在萨克拉门托的中心的能源效率和可再生能源技术（CEERT）十一月撤退。

当静修活动结束时，我仍然有几个未解的问题，关于可再生能源如何才能真正保持24/7的照明。一个绿色投资组合如何能既提供最大份额的能源，又能提供所谓的可靠服务，而这些服务对于保持电网的正常运行至关重要?在CEERT所指出的那些不可靠的细节上，似乎有很多问题有待解决。

所以，进修之后，我开车沿海岸线，以提高我的顾虑与戴维·奥尔森，谁刚刚连任第二任期三年上CAISO”州长的董事会。我们在文图拉，老化海滩社区洛杉矶以北60英里，也许今天最知名的总部巴塔哥尼亚，面向生态的户外服装公司由传奇登山伊冯·乔伊纳德创办的一家小餐馆里举行了早餐。

奥尔森毕业于加州大学伯克利分校(UC Berkeley)，在20世纪80年代和90年代初的大部分时间里，他致力于推动加州新的风能和地热项目进入市场。1996年，在工作期间，他被巴塔哥尼亚公司招聘为新任总裁(“Yvon带我去参加面试攀岩”)，至今仍住在附近。在奥尔森的任期内，巴塔哥尼亚成为第一家与当地签订风力发电合同的美国企业;中国也开始追踪和减少碳排放。

1999年离开巴塔哥尼亚后，奥尔森加大了推进该州可再生能源行业的努力，帮助规划各种新的传输设施，将内陆风能和太阳能发电厂与沿海市场连接起来。他继续在CEERT工作(他第一次加入董事会是在1991年)，并担任了十年的总经理西方格集团，前能源官员寻求一个联盟，使其更容易对周边电网分享权力-在许多方面，先进的多态ISO。

“我们正处在未知的领域，现在，”他告诉我。“我不能在我的有生之年想象我们会去的地方，我们将使用50个％可再生能源对我们的电力，这是我们现在看到在加州有些日子了点。”（A CAISO新闻发布会上我我们的会议学分追下来的会议尽可能在5月时电网的能源需求的56％，可再生能源，平均每月为接近30％。）

这一切，都取得了ISO“的关键角色-也出乎意料，”他说，然后停顿了一下。“事情并不总是这样的。”

我问他是什么意思。“转折点可能已经在2011年到来了，”他说。当时加州公用事业委员会(PUC)的负责人迈克·皮维(Mike Peevey)等一些州能源官员和政策人士参加了一次西班牙信息之旅。

“正如一个研究小组告诉我的，”奥尔森说，“小组在Red Electra(西班牙电网经理)的控制室。当他们站在那里的时候，有人向他们展示，这个系统50%的电力来自可再生能源，可能大部分是风能。那么，Peevey感到很惊讶，有人告诉我。据报道，他说，“我们被曼苏尔[Yakout曼苏尔，那么CAISO的CEO]认为20％是最好的，我们能做的告诉。”但当时这个网格上运行的50％。

“我认为可能已经开始动摇的东西，因为组锯，你可以管理整个更多。”

一年之内，曼苏尔退役。环保主义者曾长声称，他是没有道理的路障扔了可再生能源。奥尔森告诉我，最后由ISO董事会确认，以及州长办公室，这是致力于可再生能源较高的效用任务。（2011年，加州在2020年提出了必须由零售电力供应商进行采购可再生能源的水平从20％在2013年33％）

接替曼苏尔的是史蒂夫•柏柏瑞奇(Steve Berberich)，他是一位直言不讳的密苏里本地人，拥有金融背景，此前曾在CAISO担任过几个高级职位，并在一家大型公用事业公司工作。柏柏瑞希在能源行业功成名就，但显然对可再生能源持有不同的态度。他想让事情发生。作为该州的高级“电网主管”，他很快开始将加州吹捧为世界其他地方的可再生能源展示台。对于Berberich来说，这为ISO提供了“一个展示它如何工作的很酷的机会”。

这就是加州现在爱 - 你不能只用光伏发电和太阳能光伏运行系统。

“史蒂夫真的扭转了局面，”奥尔森说。“这是一项艰巨的工作……你必须明白，我们对ISO提供的资源组合，以及全州的发电人员并没有太多的控制权。这在很大程度上是PUC的工作。屋顶太阳能，业主-有多少是被发送到电网也超出了我们的控制。”

奥尔森没有快人快语：“我们有责任保持灯上，但事实是，我们没有得到我们所需要的资源，你就不能运行，只有光伏发电和太阳能光伏发电系统。-和这就是加州现在爱“。

我赞同从CEERT听到警告，奥尔森说，对于ISO，这个问题已经到了临界水平。2010年以来，国家先后加入约50万家太阳能屋顶（超过4000兆瓦光伏）和公用事业规模的装置又增加了8000兆瓦的产能，大约相当于30个新的燃气发电厂或十几核的。

这意味着，在阳光明媚的日子里，到上午10点左右，在几个小时内，ISO必须为另外8000到10000兆瓦的主要以pv为基础的发电找到空间——这足以满足ISO从数百万家庭和企业获得的总需求的大约三分之一。

要做到这一点，就必须引导众多燃气发生器（加上一些水电和地热发电厂）来备份停产;否则，一些光伏能源将超载的网格。这种不必要的能量被称为“超代”，必须被拒绝，或者在电网说话，“削减”。有财务后果，因为发电机没有得到支付。也损害了国家的温室气体减排目标。

同样，随着太阳在傍晚时，ISO可能需要询问11000〜12000毫瓦非PV发电机的斜坡上升。This is crucial to closing the deficit when solar PV energy abruptly falls off and the overall demand for power rises sharply (well above the morning’s peak demand) as millions of Californians come home, turn on the lights, cook dinner and power up their favorite electronic devices.

这些巨大的能源波动和增加发电量的相关需求给电网带来了压力。许多发电机(风力发电机、小型水电设备和热电联产厂)无法在短时间内实际上移下移。此外，至少有六座多用途的燃气发电厂，坐落在加州海岸，由于使用海水降温的环境法规更加严格，将很快退役。

这一切都不是加州能源书呆子消息。至少2012当奥尔森首次加入董事会，因为CAISO检举的问题。社交问题，ISO的公共事务组，然后由Karen埃德森的带领下，想出了一个现在著名的信息图表。在24小时的时间内，波动的净能量的线图从电网要求（即总需求减去光伏发电）看起来惊人地像一个漂浮的鸭子的剪影。

在早晨，作为太阳能充斥网格，线向下弯曲（跟踪鸭的凹肚）;然后，在下午晚些时候，作为太阳能脱落和净需求的增长，该行急剧上升（镜像鸭的脖子），只在晚上（跟踪头部和嘴）再次下降。瞧：在“鸭曲线”的诞生。

在接下来的几年里，ISO、公用事业委员会、国家能源委员会和私人利益集团(公用事业、节能倡导者、电力存储集团和屋顶太阳能供应商)都在权衡这个问题。顾问们还花了一整天的时间来解释如何“让鸭子节食”或“教鸭子飞”，以使净需求曲线变平。

该问题的严重性也受到了质疑。然而，在10月，一个独立专家的数据分析表明，由于公用事业规模太阳能发电厂的扩建迅速，鸭子竟是嘎嘎叫的更大声了超过预期。ISO的2016能源斜坡的大小是提前预测四年，2020年超过之前的预期。

那么该做什么呢？在奥尔森的视图，与CEERT，没有单一的修复 - 大量存储，例如，或多个风力和地热能平衡太阳能。关键是使电网更加“灵活”。这可以通过多种方式来完成。

消费者可以通过向非高峰时段更多的能源需求的转变帮助。现场存储可以帮助，例如，通过在白天沐浴多余的太阳能发电，并在傍晚使用它。该计划转向时的日定价为所有非住宅客户，这将在高峰时段劝阻更多的消费，也有可能帮助。但是，电网规模的投资可能是最重要的。

消费者可以通过向非高峰时段更多的能源需求的转变帮助。现场存储可以帮助，例如，通过在白天沐浴多余的太阳能发电，并在傍晚使用它。

这些中最主要的，建议奥尔森，必须协同努力，确保可再生能源发电在加利福尼亚州的下档不仅是“最低成本”，而是“最适合”，为未来电网，使得ISO可靠可在2030年与操作至少一半的可再生能源。“这是法律，现在，随着SB 350，”奥尔森说，‘但我们仍在等待结果。’

后来我的行程，我问一位高级官员在市局回应，我被告知，该州以满足绿色能源的目标，过去的成功给了该机构一些余地。

委员会主席的办公室主任Nicholas Chaset说:“我们的公用事业公司没有购买更多可再生能源的迫切需要。”“他们有一个巨大的准备金比率和购买所需的所有可再生能源满足要求超过2020,圣地亚哥天然气电力公司,也许2030…如果公用事业不购买,一个新的计划不会改变,所以我们有更多的时间来工作过程和得到正确的模型。”

Chaset承认，但是，“可能有一些根本分歧”如何还需要多少“灵活的资源”的委员会和ISO之间。

“他们实际上与鸭曲线应对得很好，”他说。“我们从许多有他们自己更喜欢谁的资源组听取，对抽水蓄能电站，地热能或热太阳能......但这些都是必须符合消费者的利益，也总体规划只是工具。”

然而，Chaset明确了市局的新的目标：“我们正在设定积极的碳减排目标，”他说。然后，我们将“可能让负载服务实体，公用事业，确定如何满足他们从哪里得到可靠的服务。”

Chaset也承认，使用CO 2削减作为全面的电路板导轨表示为PUC一个大的转变。“我们已经习惯了处理所有这些不同的日程，与需求响应，效率，可再生能源的采购，存储，分布式资源等等。”所以，一个主要挑战是确定如何在碳减排方面的价值不同的政策和采购选择，使得“苹果对苹果”的比较。在市局“需要达成一致的方法来做到这一点，” Chaset说。

我们是“脱困一个非常大的船？试图对准很多不同的工作人员提起诉讼，不同的主持者和不同的主持委员的......这是艰难的。”