可再生能源的鸟类问题

在关于如何将风能和太阳能等可再生能源整合到我们电网的发电组合中的热烈讨论中，一个不太可能的参与者加入了这场争论:一只鸭子。

提醒你一下，这不是一只真正的鸭子，而是一张野鸭式的图表——现在被称为“鸭子图表”——这是加州独立系统操作员(CAISO)去年年底发布的一份报告，最近引起了不小的轰动。

从表面上看——再加上一点想象——它的曲线看起来像一只鸭子的侧面，有一条尾巴，肥厚的肚子，陡峭的脖子和头。但是鸭子图实际上传达的是产生对话的主旨。

这张鸭子图显示了一个典型的春日里，当你将客户每小时的预期电力需求与可变可再生能源(尤其是太阳能)的抵消输出结合起来时，CAISO的中央热电厂需要提供的净负荷。随着对2015年及以后的预测，随着可再生能源发电份额的增加，曲线发生了变化，鸭肚下沉得更深，脖子上升得更陡。

不断加深的腹部和随后陡然上升到头顶的部位吸引了如此多的关注。很明显，如果我们不做些什么，我们很快就会在管理网格方面面临一些真正的挑战。不过，好消息是，对于如何确保电网持续可靠运行，我们有很多选择。

了解鸭子

在正午和午后，当太阳能输出达到峰值时，鸭肚会下沉，最大限度地减少电网中央热电厂的需求。这就产生了一个潜在的超生问题。为什么?因为我们的电网是建立在基本负荷发电的基础上的，这是一个始终存在的基线水平的发电，由发电站提供，几乎是全天候全速运行。公用事业公司然后根据需求在基本负载之上添加其他更灵活的发电源。

但是，如果太阳能的输出使净电力负荷减少太多——正如鸭子图对2015年及以后的预测所显示的那样——那么净电力负荷可能会低于基负荷发电，导致在特定时间内可能出现的发电量过剩问题，必须加以解决。

与此同时，当加州电力需求达到高峰时，太阳能发电量在下午三点左右下降，高需求会持续到晚上。这是双重打击效应。其结果是公用事业电力需求迅速飙升(鸭子脖子的陡坡)。发电厂，尤其是以煤炭和核能为燃料的发电厂，在建造时并没有那么快的增减速度。它们不等同于你厨房里易于操作的调光开关。它们更像是一种“开或关”类型的操作，调整它们的输出水平是困难的、昂贵的和耗时的。和鸭图上说的不完全一致。

值得注意的是，鸭子图描绘的是春天的一天，温和的气温导致相对温和的电力需求，但太阳能生产相对强劲。因此，通过设计，鸭形图说明了我们的电网必须能够容纳的最极端的情况。

尽管该系统没有针对可变的可再生资源进行优化，但该系统具有足够的嵌入式灵活性，可以上下提升以适应这些资源。幸运的是，到目前为止，我们已经成功地将可再生能源整合到我们现有的电网系统中。鸭子图暗示了在不久的将来，除非我们采用新的思维方式，否则要做到这一点将变得更加困难。

驯服这只鸭子

谢天谢地，这是一个可以解决的问题其他如清洁联盟已经被指出。事实上，这是“好问题”之一。加州是世界领先的清洁能源的开发,并有机会考虑一系列创新的方法来增强系统的灵活性,确保电力需求的消费者可以继续满足在一个负担得起的和可靠的方式,即使在面对越来越多的太阳能和风能项目的安装基础。

•导入/导出:电力市场是相互连接的，电力定期地从一个特定地区流入或流出到周围地区。鸭图做了一个简化的假设，只显示CAISO区域内的负载和资源。事实上，加州与其他地区相连，而这些地区在客户用电方面(根据不同的气候或时区的性质)或在这些地区的发电资源类型(如太阳能的低集中度)方面有着不同的特点。这极大地缓解了人们对鸭肚所描述的潜在过度发电的担忧，因为在那些时候，CAISO将被定位为向周边地区输出电力。

•能源效率和需求响应:加州已经有了这些需求侧努力的遗产。然而，很少有人为了资源规划的目的而充分评价它们。这些需求侧资源可以改变日常需求的形状，将电力使用转移到一天的不同时间。例如，中午的太阳能可以用来提前加热水，或者在客户下班回家之前启动智能控制的空调来预冷房屋。新的服务模式，如OPower和Nest，在改变用户使用模式方面非常有前景，可以缓解鸭图所描述的挑战。

•存储:尽管到目前为止，存储设备的安装数量还很少，但它仍有很大的潜力。为了创造存储市场，加州已经设定了1.3 GW的存储新目标。存储器可以有各种形状和大小。它可以是水力泵，压缩空气，大型电池或电动汽车。从技术角度来看，我们现在能够带来更多的存储空间。到目前为止，最大的挑战是这些资源的成本，尽管它们预计将在未来十年下降。

•天然气:这通常是整合可再生能源的常见答案。人们将天然气作为解决方案的原因有很多。我们对建造这种类型的发电厂很熟悉，过去几年燃料成本一直很低，而且它们也非常擅长快速提高产量，在太阳开始下山时可以满足系统的需求。然而，天然气厂也有自己的问题。它们产生温室气体排放，价格波动由来已久。此外，加州有一个既定的负荷顺序，在转向其他资源以满足该州的电力需求之前，优先考虑能源效率、需求响应、可再生能源和分布式发电。因此，在将天然气发电厂作为解决方案之前，应该认真考虑所有这些方案。

综上所述，很明显，解决鸭子问题并不是缺乏选择的问题。相反，挑战是确保在寻求解决办法时适当考虑所有选择。适当地评估所有这些选项将需要努力，包括需要建立适当的定价信号鼓励采用这些资源。此外，公用事业的商业模式将不得不继续发展米的两边．

但这正是领导人选择领导的原因。在面对挑战时，领导者为其他人树立榜样。虽然加州可能是第一批面临鸭图挑战的州之一，但它不会是唯一一个。如果能找到正确的解决方案组合，它可以成为一个国家的蓝图。因此，与其更多地讨论鸭图所呈现的挑战，不如将重点放在从众多摆在我们面前的解决方案中选择正确的组合。

本文最初发表于RMI出口．

鸭子图片由Thomas Rejzek通过在上面．