加州电网极客:可再生能源是好的“电网公民”

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。读第一部分在这里和第二部分在这里。

就像社会包容已经成为加州的气候法案的新口号，所以也有区域化。对于电力，这意味着在设计一个更大的，更包容的地理网格 - 包括多个邻国的网格。

这是能源效率和可再生技术中心(CEERT)率先开展的低碳电网研究的主要信息之一。CEERT的执行董事v·约翰·怀特(V. John White)说:“你需要这样才能得到我们想要的平衡投资组合。”The key is to let California trade more green electricity with neighboring states (and vice versa) by expanding the reach of the existing wholesale market.

该企业现在由加州独立系统运营商（CAISO）运行。它于1998年成立时的状态重组电力部门，需要实用程序来放弃他们的长距离传输设施到新的独立系统操作员（ISO）的操作控制，和它们的发电厂从用于本地变电站和电线分开服务于本地客户。

除了管理一个从俄勒冈州边境延伸到墨西哥的绵延26000英里的高压输电网络，CAISO还负责供应足够的能源，以满足该州80%以上居民的24小时用电需求。现在，它也被用于该州的气候斗争中。

从全州更改CAISO的区域电网 - 西方ISO（WISO） - 已被证明是一个沉重的电梯。治理是一个重大问题;ISO的五人董事会是由加州州长只是选择;这是站不住脚的区域ISO。到目前为止，一个可行的多态的解决方案还没有出现，但CEERT保持乐观态度，并帮助推进新“修复电网”运动推动改革的公众支持。

在等待政治解决的情况下，ISO已经开始在自愿的基础上连接州外的发电机，牵头的是伯克希尔哈撒韦公司的子公司PacifiCorp，该公司在西部其他几个州生产电力。在会议上，伯克希尔哈撒韦公司高管、CEERT前联合主席乔纳森•韦瑟加尔指出，由此产生的批发生产商之间电力交易的“能源不平衡市场”，已经使PacifiCorp的煤电混合结构多样化。它还有助于降低加州消费者购买绿色能源的成本。

你得想个办法…因为可再生能源不仅仅提供能源。可再生能源必须成为良好的电网公民。他们不能只是搭便车。

白色标记一个最终夺去中心的网格研究。“你不能忽视这一点，”他在各种谈话告诉我的。"When you begin to run a grid largely on renewables, and you don’t have gas or nuclear plants doing much of the work, then you have to find a way — you’ve probably got to require it — for renewables do more than just provide energy. They must take over the support services, the secondary stuff that the grid needs. Renewables must be good grid citizens. They can’t just be free riders."

怀特提到的辅助服务，通常被电网管理人员称为“可靠性”服务，使电力在任何给定时刻的供需平衡成为可能，弥补微小的不足或迅速削减能源以平衡需求。实际上，在美国，这还需要将电网频率控制在一定范围内，以每秒60周的电流为中心。

可靠性服务还有助于保持数千英里的区域传输电缆、开关站和当地互联点的电压稳定。这是通过一种叫做“无功功率”的东西来实现的，它是用VArs(伏安无功单位)来测量的。除非电网能立即获得无功功率，变压器可能脱线;一些消费电子设备也可能会被“炸掉”。

图片网作为一个大型社区水库。

除了CEERT人群之外，可以有把握地认为，很少有电力用户对VArs或上面列出的任何其他可靠性服务有更多的了解。因此，为了更好地理解它们的重要性，暂时打断当前的叙述，仔细观察一下可能会有所帮助。打个比方可能会有帮助。

图象网格作为一个大型社区水库 - 一个保持通过数百个轨距水管填充，每个由单独的源（包括水系，湖泊，弹簧，地下蓄水层）供给。水从一些来源的流动是高度可预测的。

然而，对其他许多人来说，只能得到粗略的预测(比如风能)。流量和流速在一天和一周到一周之间变化很大。即便如此，水库的管理者也必须在一年365天的每时每刻都保持水位在同一水平。

但是，这还不是全部。而每个人在社会上取出的水分是他们所需要的水平必须加以控制。许多用户连接软管小，其他较大的，每天的用水量的变化格局。新管道添加一些断开。所有这些活动的管理者的任务复杂化的瞬间保持水位“平衡”。

我们面临的挑战是可控的，但它会影响整个系统。

为了一步走的比喻，想象一个美好的新水源发现。这种特殊的源 - 由一个大冰川喂，也许 - 仅仅流每天大约八个小时，但每天都这样做。这是可预见的，更便宜，更环保，但成交量波动似地，只需要不到两个小时的时间，从涓涓细流到满力流动。

只要增加的水量只占总水量的一小部分，管理新水源就很容易。(记住，整个水库系统在任何时候都必须平衡流入和流出。)但是，当这种全有或全无的水流突然每天喷出足够的水来满足整个系统四分之一的用水需求时，会发生什么呢?

欢迎来到加州的新兴电网。太阳能光伏供应在2010年所有国家的电量低于0.5％，到2020年，太阳能光伏发电可能在某些下午供电的高达25％。我们面临的挑战是可控的，但它会影响整个系统。更多关于这个版本上。

直到最近，控制对电网频率和电压，如管理能源的时刻到时刻变化​​，以平衡供求关系，进行了几乎完全由几百主要是化石燃料，中央发电站提供。在这些站的设备在技术上设计为不仅提供能量，但无功功率和频率响应服务。

然而，随着拉霍亚撤退明确，太阳能和风能发电将很快提供至少第三加州的能源，以及可能在十年内翻一番。If you don’t want to keep relying on natural gas-fired plants to fill the gap — and that is a key objective of CEERT — renewables must take over more of the job of balancing energy supplies (leveling the water) as well as normalizing frequency and voltage (pressure and temperature).