在歷史性的極端熱浪中，清潔能源如何讓加州的燈保持亮起

加利福尼亞的電網處於兩個不可避免的趨勢的最前沿：增加大量可再生能源和應對氣候變化導致的極端高溫。 為期兩週的九月熱浪，用“最熱最長的” 創紀錄的溫度，使加利福尼亞的電網受到了極大的考驗——但儘管電力需求創紀錄，燈仍然亮著。

那麼，在美國歷史上最極端的熱浪之一期間，擁有美國最雄心勃勃的可再生能源部署目標的州是如何避免停電的呢？

答案可能看起來很諷刺——加利福尼亞經受住了這場歷史性的熱浪，因為它已經全力投入清潔能源技術，如風能、太陽能、電池存儲和需求響應。 隨著該州加速實現其到 100 年實現 2045% 可再生能源的目標，同時規劃一個更炎熱、更乾燥的未來，極端天氣是常態，加州的電網彈性經驗為其他州提供了可效仿的藍圖。

能源創新的傳播總監 Silvio Marcacci 與 GridLab 執行董事 Ric O'Connell 關於電池、可再生能源和客戶如何防止停電 - 以及各州如何添加清潔能源技術以提高電網應對氣候變化的彈性。

問：加州近年來增加了大量電池容量以提高電網可靠性。 他們在保持燈火通明方面發揮了什麼作用，他們會在未來發揮更大的作用嗎？

最近的熱浪表明，電網規模的電池存儲已經大量抵達加利福尼亞。 2020 年，該州的電網上僅安裝了 250 兆瓦的電池，而全州總峰值負載為 52 吉瓦 (GW)。 在上週的熱浪中，加州有超過 3.2 吉瓦的電池支持電網，比暗黑破壞神峽谷核電站的容量還要多。 這些電池通常提供四個小時的能量，因此是兩年前的 150 倍。 電池在保持電網運行方面發揮了關鍵作用，如果沒有它們，我們將經歷輪流停電。

加州電網是全球所有電網中安裝電池容量最多的電網，去年美國在電網規模電池存儲方面的投資領先全球，佔全部投資的近一半。 通過投資儲能，該州增強了對極端天氣的抵禦能力。

但這僅僅是開始——越來越多的電池在加利福尼亞上線。 今年早些時候，加州公共事業委員會發布了 首選系統計劃，其中包括到 15 年將安裝 2032 吉瓦的新存儲和需求響應資源。加州 ISO 的互連隊列中提出了超過 90 吉瓦的電池，顯示出對電池存儲的強烈商業興趣。 電池將成為實現加州雄心勃勃的清潔能源目標的關鍵資源，確保有足夠的電力來保持電網即使在沒有太陽能或風能的情況下也能正常運行。

問：客戶似乎也發揮了作用，響應文本警報以節省電力。 您如何看待這一結果，以及需求響應對可靠性的貢獻更大的作用是什麼？

客戶自願或通過補償減少使用量的需求響應在電網可靠性方面發揮著關鍵作用，並且是平衡供需的資源組合的關鍵組成部分。 在上週的熱浪等極端情況下，電網運營商並不總是有足夠的在線發電量來滿足負荷。 事實上，大多數電網都計劃發生少量停電，因為計劃始終滿足負載的成本非常高。

週二要求客戶減少電力需求的非同尋常的文字警報成功地避免了輪流停電——緊隨其後的是 需求下降約 2 GW. 但這種機制只能在有限的情況下發揮作用，而且一年不能調用超過一兩次。

理想情況下，加州將加強其需求響應計劃，通過智能恆溫器和其他新技術等自動化，消費者獲得報酬以減少需求。 來自實用程序 PG&E 的新程序 為在熱浪期間減少需求的客戶每節省一千瓦時的能源獎勵 2 美元。 超過 1.5 萬客戶參加了該計劃，這是一個值得全州考慮的有趣模式。

問：電網是否經歷過任何中斷，如果是，這些中斷的原因是什麼？

一些局部停電是由於配電變壓器因熱而過載造成的，希爾茲堡市誤解了電網運營商的緊急級別，並在他們被要求之前開始了減載（滾動停電），但總體而言，電網運行良好。

該州和西部其他地區面臨的天氣是漫長而極端的。 炎熱的天氣不僅意味著電網的負載破紀錄，還意味著嚴酷的溫度會迫使設備離線。 電網規劃者需要承認氣候變化正在將歷史溫度從極端溫度推向正常水平，並為更多這些極端的、西部範圍的、持續時間長的熱風暴做好計劃。

問：太陽能和風能輸出如何幫助平衡供需？ 加州的可再生能源投資上線速度是否足以滿足可靠性需求？

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上週每天上午 9:00 到下午 5:00 為加利福尼亞電網提供 GW 的電力，大約是總需求的四分之一。 從下午 4:00 到晚上 9:00 的晚上時間是電網壓力最大的時期，因為太陽能輸出下降但需求仍然很高。 這是電池幫助電網的時候，中午充電，傍晚放電。 週二，是熱浪最熱的一天，也是電網壓力最大的一天，晚上風力有所回升，提供了 2.7 吉瓦的電力。

雖然我們上週在電網完好無損的情況下順利通過，但加州未來​​不應該遭受如此近距離的考驗。 該州正在競相安裝更多的太陽能、風能、電池以及輸電系統，以將所有這些新資源連接到電網。

然而，太陽能和電池的供應鏈挑戰推遲了許多項目，使該州未能實現其目標。 此外，輸電發展的步伐並沒有跟上需求，導致許多項目在排隊等待並網。 該州需要一個全面的計劃來部署新項目並解開輸電發展的僵局，從而實現其清潔能源目標。