这个独家六集系列深入探讨了加州向超过50%的可再生电力的过渡。面对特朗普总统对全球变暖明显漠不关心的态度，该州已成为气候活动人士的希望灯塔。整个系列都会出现这里．读第一部分，第二部分，第三部分和第四部分．

为了保持加州对绿色电网的追求，我采访了戴夫·奥尔森(Dave Olsen)，他是加州庞大电网的两任州长，该电网被称为加州独立系统运营商(CAISO)。我们的对话开始于第四部分。

当我们完成咖啡时，我按下Olsen在其他选择驯服方面鸭子曲线“你也可以通过扩大网格来获得更大的灵活性……通过扩大它——增加国家，”他回应道。例如，“你可以把加州早上的太阳能送到其他州，而怀俄明州当天晚些时候产生的风能可以用来满足加州的需求。”这将降低每个人的成本。”根据CAISO的估计，到2030年，消费者最多可以节省15亿美元。

奥尔森还提到了为15个州服务的中西部地区电网。“电网使爱荷华州有很高水平的风力发电,现在有时超过60%——他们希望85%——因为他们可以出售多余的风其他州,反过来,买化石力量当风休闲裤。”

当我们吃完早餐，对着背景自动点唱机大声交谈时社交礼仪上必要的我把我们的谈话转向了我在拉霍亚提出的一个核心问题。可再生能源真的能够提供那些经常被遗忘的可靠性服务吗?

奥尔森回答说，并不是太阳能和风力发电场不能提供这些支持服务。“风能和太阳能发电厂都能产生直流电，它们都有逆变器将电能转换并同步为电网所使用的交流电。”

他犹豫了一下，显然是想要小心措词。“仍然有一些研究和开发工作要做，但我们对ISO相当满意，如果我们向发电机发送一个信号，一个智能、快速反应的逆变器可以帮助稳定电网，就像大型燃气电厂做的那样。”他解释说，这是通过增加或减少阻力，以及改变提供的能量。

“这并不是真正的技术问题了，而且还没有关于网格上的这些服务的问题，或者将它们写入公用事业当他们同意从大型太阳能或风力发电机购买电力时的合同。”

在我们付账的时候，奥尔森建议我在本周晚些时候访问ISO的福尔松总部时，再检查一下可靠性服务的问题。“我们有一支很好的员工队伍，你想和他们谈多少细节就谈多少。”

电网使爱荷华州有可能拥有非常高水平的风力发电。因为他们可以把多余的风能卖给其他州，并在风力减弱时购买化石能源。

在去Folsom之前，我在旧金山停了下来，就伊索面临的挑战再次阅读E3该公司是加州电力市场的主要咨询公司。2013年，E3(能源与环境经济学的简称)首次深入探讨了将该州可再生能源发电比例提高到50%的可行性。这项研究是由该州最大的公用事业公司赞助的，它帮助确立了CEERT后来的研究。

E3发现，是的，电网可以应对这一挑战。“没有技术问题……没有可靠性的问题。而且利率的影响是适度的，”领导建模工作的E3合作伙伴Arne Olson说。奥尔森在电力行业有超过20年的经验，他告诉我，“没有人研究过如何运行那种水平的可再生能源……我们证明了你能做到。但我们也发现，如果没有合适的可再生能源，成本会高得多，如果加州要单干的话。

“这里始终是一个斗争之间,这是在一个全球的背景下,致力于解决气候问题,希望与所有的邻国和让他们,和那些想保持独立的选项——加州本身采取行动。”

奥尔森本人显然属于第一个阵营。“加州像个岛一样行事没有任何意义。如果我们有一个区域电网，这相当于可再生能源水平提高10%，成本也差不多。这很重要，”他告诉我。一个多州电网“也能让你超越50%的水平，达到60%或更多的可再生能源。没有它很难做到这一点。”

E3的建模工作还表明，政府可能不得不接受一些天然气发电的剩余用途。“到2050年，我们还没有出现过天然气发电不足的情况，无论是10%还是15%。我们将需要这些资金来填补应急缺口，并应对一些峰值。”

为了保持低价的百分比，Olson表示，可再生能源必须变得更加多样化。“我们可以每小时或15分钟派遣，销售可再生能源。但是当大发电机离开系统时，瞬间响应呢？或者我们在能量太多时会做什么，当时它已经溢出了太阳能。发电机必须能够快速退缩，以提供平衡网格所需的“向下调节”。“

尽管有这些警告，奥尔森还是很乐观。“50%的可再生能源可以实现温室气体减排目标:电力比1990年的水平低40%。这对整个经济没有影响，但仍然很重要。”

距离旧金山有30分钟路程，位于80号州际公路上的110英里的斯特洛州州州州际公路，高速公路通过带有大型传播檐篷的现场橡树点缀的草地滚动丘陵。牛在倾斜的11月太阳下撒上了撒谎。我的思绪徘徊。然而，在地平线上，长线巨大的力量塔转向了景观，我的思绪转回了目的地。

加利福尼亚iso的控制室坐落在一个不明智的郊区，隐藏在透明的视线中。虽然ISO已成为国家经济的功能性神经中心（在我们的插件依赖，互联网进入世界中，几乎一切都很快就会抓住电力）没有标牌。经过安全门，长玻璃朝向中央庭院除以中央庭院，看起来很像典型的硅谷公司校园。它是由太阳能光伏车道和EV充电站的行，但是在视线中的电力线。

让加州像个孤岛一样运作是没有道理的。一个多州电网还可以让你超过50%的水平，达到60%或更多的可再生能源。

在气候目标开始延续ISO的优先事项之前，它旨在开展两个主要工作。最明显的是，它是负责监督电力部门的核心基础设施，例如沿州际电路板的长距离传输线的串 - 以及充满变压器的开关码，为本地网格逐步下降。

不那么明显但同样重要的是，ISO对全天候能源市场的管理。它将超过750个大型并网电厂(以及间接的几十万分布式屋顶太阳能和其他发电机)的能源供应与超过3000万用户的集体需求相匹配。

这个市场每年价值110亿美元，除非它无缝函数，否则为能源的圆形价格（对于ISO而言，这意味着每五分钟，每小时和未来一天），网格可以冻结。发电机可能无法提供足够的功率以满足每个用户的当前需求。如果短缺严重，可能会有滚动堵塞和停电。

因此，对于ISO来说，首先是可靠性。加州电气市场的2000-2001危机导致了数百万用户的停电，帮助塑造了组织的DNA。（大部分国家也遭遇了1996年8月的停电，但由于业务的原因完全不同。）

在ISO会议上接待我的是菲尔·佩廷吉尔(Phil petingill)和克莱德·卢坦(Clyde Loutan)，后者负责指导ISO的区域扩张，后者是整合可再生能源的高级技术顾问。我们从二楼的会议室开始，可以俯瞰ISO的大型内部控制室。

控制室的后墙几乎完全被一个巨大的80英尺长的马赛克视频屏幕所占据。起初，这似乎是一种分散注意力的手段，一种公关手段，用来掩盖目前电网技术人员在其之前的工作站正在做什么。但随着我的眼睛逐渐适应，佩廷吉尔开始带我浏览马赛克，我开始意识到，这些展示为我在拉霍亚和文图拉提出的几个问题提供了一个很好的方法。

视频蒙太奇的大部分左侧部分由ISO的主要传输链路和变压器的示意图占用;下面的条形图突出显示键连接点处的电压电平。我们看着，红灯越过屏幕，然后闪烁，因为电压蘸电压然后被归一化。

为了保持电压稳定，ISO要求发电机提供伏安无功功率(VArs)。这是通过注入或吸收爆发力来实现的，就像慢跑者在不断变化速度的跑步机上用她的腿来保持稳定的步伐一样。

传统上，燃气和其他大型发电厂利用巨大的旋转发电机产生的动能来提供这些反应式服务。娄坦表示，为了避免燃烧燃料和产生不必要的排放，即使发电机的转子自由旋转，也可以产生同样的动能，方法是将转子与通常通过磁铁旋转来发电的大线圈分离。这意味着它“可以作为同步电容器工作”(电压控制设备)，而且只需为此服务付费。CEERT和其他环保组织希望所有的天然气工厂都能以这种方式运作。

在我参观期间，娄潭证实，ISO也可以从可再生发电机获得这些无功服务，如果它有先进的直流到交流逆变器。可再生能源发电机还必须愿意以低于满负荷运行，放弃一些能源销售(“它们需要净空注入电力”)。

然后娄坦兴奋起来。他告诉我，ISO最近已经完成了对一个大型太阳能光伏发电厂的测试。令他惊讶的是，该设施即使以其容量的几个百分点运行，也能提供“超过1.2兆vars”。(你可以找到结果这里．)

“该系统可以非常快速地提供，以毫秒为单位，比典型的化石厂更快！”因此，我认为，真正留下了国家的高级电网极客之一：太阳能巨型态度。

我们转移到视频马赛克的中央部分，显示频率数据。Inset在相邻的屏幕上，标题为“Baal”，是一个看起来像Atari经典的20世纪70年代视频Pong游戏的客厅大小的图像;一个大白的“球”来回漂浮在两个倒旋转臂形的“桨”之间。

佩廷吉尔解释说，这个“游戏”是为了防止白色球体越过网格上可接受的频率公差范围内的“挡板”。它是由BAAL定义的，这是一个神秘的首字母缩写词，指的是网格频率的实时测量，超过预定义的限制不得超过30分钟。否则，电力服务可能会下降，连接的电网(在相邻的状态)也可能受到影响。

对于ISO，可靠性首先是。加州电气市场的2000-2001危机导致了数百万用户的停电，帮助塑造了组织的DNA。

电网的标准频率(60 Hz)随着总发电量的下降而下降，随着总发电量的增加而上升。(我被告知，从技术上讲，频率衰减与电网的总“惯性”成比例，后者反映了电网上发电机的总旋转质量。)通过立即连接或断开与频率同步的备用发电机，这些通常只需要几分钟的变化就会被实时修正(以免像滚雪球一样滚雪球)。因此，“BAAL pong”的展示远远不止是一场游戏。

在过去，闲置的化石燃料或水力发电机(有时被称为“旋转备用发电机”)提供了所需的大部分频率响应服务。然而，如今，新的储能设施(电池、飞轮)和可再生发电机可以提供类似的服务。

但到目前为止，市场已经阻碍了多元化;ISO的可靠性服务价格也很低。例如，频率支持每小时只能获得原始电力价格的10%。这在一定程度上是由于传统发电机的供应过剩，这让新供应商感到沮丧，包括新的电池和其他存储供应商。

在我们看着ISO的大屏幕上，Pettingill指出，北美可靠性公司（NERC）严格执行批发市场的频率标准，该公司是向联邦监管机构的非营利实体报告。不合规的罚款很高。“缺少NERC标准可以达到数百万美元，”Pettingill说。这使得ISO的极客专注于他们面前的数据源，即使技术违规可能完全被公众忽视。

娄坦说:“老板问我的是‘你掉货了吗?’”或者，‘我们是否需要宣布一场“阶段性的紧急状态”?’”这样的声明可能会引发整个州的电视新闻公告，呼吁消费者自愿断电。

“尽管我们的可再生能源达到了创纪录的水平，但我们还没有做到这一点，”佩廷吉尔插话道。“服务一直是可靠的。”

批发电网的管理者，如CAISO，也受到联邦能源管理委员会(FERC)的监督。它的功能很像市场裁判。在奥巴马总统的领导下，联邦能源监管委员会通常会确保ISOs为新的可再生能源供应商建立公平的互联条款，并且不会低估电力保护或负电的价格——这是加州气候计划的一个关键支柱。值得注意的是，在2013年，FERC规定，ISOs必须向那些提出不使用一兆瓦能源的人(例如，通过迅速减少需求提供负瓦)支付与提出生产一兆瓦能源的人相同的金额。

FERC的这些举措支持了ISO自身的努力，使电网更加灵活，抵御了传统能源销售商的挑战，后者发现自己的市场份额正在缩水。事实上，CAISO经常促使FERC更加积极主动。例如，FERC最近命令所有iso要求新的太阳能和风力发电机增加先进的逆变器(或类似的方法)来提供无功电力。ISO请求将旧的设施和自动电压控制系统纳入其中。

CAISO还希望看到FERC迅速解决电力存储服务的基本规则，因为全面定价存储的好处将有助于该部门在加州和其他地区电网中发挥更大的作用。然而，考虑到FERC预期的领导层变动，ISO担心正在审议的机构关于存储(以及扩大节电销售的相关措施)的建议可能会被改变或推迟。