可再生能源的鸟类问题

在一场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，一个意想不到的参与者加入了这场争斗:一只鸭子。

请注意，这不是一只鸭子，而是一张马拉德式的图表——现在著名的“鸭子图”——出自加州独立系统运营商(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——加上一点想象力——它的曲线看起来像一只鸭子的轮廓，有尾巴、肥厚的肚子、陡峭的脖子和脑袋。但鸭子图实际上传达的是产生对话的要点。

鸭图显示了在一个典型的春日里，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)的抵消输出相结合时，CAISO的中央热电厂需要提供的净负荷。随着预测持续到2015年及以后，随着可再生能源发电在电网中所占份额的增加，曲线会发生变化，鸭肚下沉得更深，脖子上升得更急。

肚子越来越大，然后又陡然上升到头顶，这引起了人们的极大关注。这表明，如果我们不做点什么的话，我们很快就会在管理电网方面面临一些真正的挑战。但好消息是，我们有很多选择来确保电网持续可靠运行。

了解鸭子

“鸭肚”从中午一直下沉到下午早些时候，这段时间是太阳能发电的高峰期，可以最大限度地减少对电网中央热电厂的需求。这就产生了一个潜在的过度生产问题。为什么?因为我们的电网是建立在基本负载发电的基础上的，这是一个一直存在的发电的基线水平，由建造的发电厂提供，几乎是24/7的全速运行。然后，公用事业公司会根据需求，在基本负载的基础上增加其他更灵活的发电来源。

但是，如果太阳能的输出过多地降低了公用事业的净负荷——正如duck chart对2015年及以后的预测那样——那么净负荷可能会低于基本负载发电量，从而导致某些时段潜在的电力生产过剩，必须加以解决。

与此同时，太阳能发电量在下午三点左右下降，正好赶上加州电力需求的高峰，高需求一直持续到晚上。这是一个双重打击。其结果是公用事业用电需求迅速飙升(就像鸭子脖子上的陡坡一样)。发电厂，尤其是那些以煤和核电为燃料的发电厂，建起来并不是为了快速增减。它们不等同于你厨房里的一个易于操作的调光开关。它们更多的是一种“开或关”式的操作，调整它们的产量水平既困难、昂贵又耗时。跟鸭子图上说的不太相符。

值得注意的是，鸭子图描绘的是春日，温暖的气温导致相对温和的电力需求，而太阳能生产相对强劲。因此，根据设计，鸭子图展示了我们的电网必须能够适应的最极端的情况。

尽管系统没有针对可变的可再生资源进行优化，但系统已经具备了足够的内在灵活性，可以向上或向下调整以适应它们。谢天谢地，到目前为止，我们已经能够成功地将可再生能源整合到我们现有的电网系统中。鸭形图暗示，在不久的将来，如果我们不接受新的思维方式，实现这一目标将变得更加困难。

驯服这只鸭子

幸运的是，这是一个可以解决的问题其他的比如廉洁联盟一直在指出。事实上，这是一个“好的问题”。California is among the world leaders in clean energy development, and has the opportunity to consider a host of innovative ways to enhance system flexibility to ensure the electricity needs of consumers can continue to be met in an affordable and reliable manner, even in the face of a growing installed base of solar and wind energy projects.

•导入/导出:电力市场是相互连接的，电力经常进出某一特定地区，然后流入周边地区。鸭图做了一个简化的假设，只显示了CAISO区域内的负荷和资源。实际上，加州与其他地区相连，这些地区在用户用电(不同气候或时区的性质)或发电资源类型(如太阳能浓度较低)方面具有不同特点。这大大减轻了鸭肚所描绘的潜在过度发电的担忧，因为CAISO将在那些时间出口电力到周边地区。

•能源效率和需求响应:加州已经继承了这些需求方面的努力。不过，出于资源规划的目的对它们进行全面评估的情况很少发生。这些需求方资源可以改变日常需求的形态，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提前冷却房屋，方法是在顾客下班回家之前启动带有智能控制的空调。新的服务模式，如OPower和Nest，在改变客户的使用模式方面非常有前景，可以减轻鸭子图所描述的挑战。

•存储:尽管到目前为止，存储设备的安装量还很小，但它仍有很大的潜力。为了创造一个存储市场，加州制定了1.3 GW的存储新目标。存储可以有各种形状和大小。它可以被泵入水、压缩空气、大型电池或电动汽车。从技术角度来看，我们现在能够增加存储空间。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。人们有一长串理由将天然气作为解决方案。我们对建造这种类型的发电厂很熟悉，燃料成本在过去几年一直很低，他们也很擅长快速提高产量，在太阳开始下山时就能满足系统的需求。然而，天然气厂也有自己的问题。它们会产生温室气体排放，而且价格波动的历史很长。此外，加州有一个既定的负荷顺序，优先考虑能源效率、需求响应、可再生能源和分布式发电，然后转向其他资源，以满足该州的电力需求。因此，在将天然气厂作为解决方案之前，应仔细考虑并认真寻求所有这些选择。

综上所述，很明显，解决鸭子的问题并不是缺乏选择。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择将需要工作，包括需要建立适当的定价信号鼓励采用这些资源。此外，公用事业的业务模式将不得不继续发展米的两边。

但这就是领导者选择领导的原因。面对挑战时，领导者为他人树立榜样。虽然加州可能是第一个面临鸭图挑战的州，但它不是唯一的一个。如果它能找到解决方案的正确组合，它就可以成为一个国家的蓝图。因此，与其就鸭子图所呈现的挑战进行更多的对话，不如让我们专注于从众多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 via在上面。