Как чистата енергия поддържа осветлението на Калифорния по време на историческа екстремна гореща вълна

Електрическата мрежа на Калифорния е в челните редици на две неизбежни тенденции: добавяне на огромни количества възобновяема енергия и справяне с екстремните горещини, предизвикани от изменението на климата. Двуседмичната септемврийска гореща вълна, която изпече щата с „най-горещо и най-дълго” рекордни температури поставиха мрежата на Калифорния на изключително изпитание – но въпреки рекордното потребление на енергия, светлините останаха включени.

И така, как щатът с най-амбициозните цели на Америка за разгръщане на енергия от възобновяеми източници избегне спирането на тока по време на една от най-екстремните горещи вълни в историята на страната?

Отговорът може да изглежда ироничен – Калифорния издържа на тази историческа гореща вълна, защото е заложила изцяло на технологии за чиста енергия като вятърна, слънчева енергия, съхранение на батерии и реакция на потреблението. Тъй като щатът се ускорява към целта си за 100% възобновяема енергия до 2045 г., като същевременно планира по-горещо и сухо бъдеще, където екстремното време е норма, опитът с устойчивостта на мрежата на Калифорния представлява план, който други щати да следват.

Директорът по комуникациите на Energy Innovation Силвио Маркачи разговаря с Изпълнителен директор на GridLab Рик О'Конъл за това как батериите, възобновяемите енергийни източници и клиентите са предотвратили спирането на тока – и как държавите могат да добавят технология за чиста енергия, за да увеличат устойчивостта на мрежата пред лицето на изменението на климата.

Въпрос: Калифорния добави значително количество капацитет на батерията през последните години, за да подобри надеждността на мрежата. Каква роля изиграха те, като поддържаха светлините включени и ще играят ли по-голяма роля напред?

Неотдавнашната гореща вълна показа, че съхранението на батерии в мащаб на мрежата е пристигнало в Калифорния в голяма степен. През 2020 г. щатът имаше само 250 мегавата батерии, инсталирани в своята мрежа, от общо пиково натоварване за цялата страна от 52 гигавата (GW). По време на горещата вълна от миналата седмица Калифорния имаше повече от 3.2 GW батерии, поддържащи мрежата, по-голям капацитет от атомната електроцентрала Diablo Canyon. Тези батерии обикновено осигуряват четири часа енергия, така че това е 150 пъти повече енергия от само преди две години. Батериите изиграха критична роля за поддържането на мрежата работеща и без тях щяхме да изпитаме постоянни прекъсвания на тока.

Мрежата на Калифорния има най-много инсталиран капацитет на инсталираните батерии от всички мрежи в света, а Съединените щати водят глобалните инвестиции в мрежово съхранение на батерии с почти половината от всички инвестиции миналата година. Инвестирайки в съхранение на енергия, държавата повиши своята устойчивост на екстремни метеорологични условия.

Но това е само началото – все повече и повече батерии идват онлайн в Калифорния. По-рано тази година Калифорнийската комисия за комунални услуги издаде своя предпочитан системен план, което включва 15 GW нови ресурси за съхранение и реакция на потреблението, които трябва да бъдат инсталирани до 2032 г. Повече от 90 GW батерии са предложени в опашката за взаимно свързване на California ISO, което показва силен търговски интерес към съхранението на батерии. Батериите ще бъдат ключов ресурс за постигане на амбициозните цели на Калифорния за чиста енергия, осигурявайки достатъчен стабилен капацитет, за да поддържа мрежата работеща дори във времена без слънчева или вятърна енергия.

В: Клиентите изглежда също са изиграли своята роля, отговаряйки на текстови сигнали, за да пестят енергия. Как гледате на този резултат и каква по-голяма роля реакцията на търсенето може да допринесе за надеждността?

Реагирането на търсенето, при което клиентите намаляват потреблението си доброволно или чрез компенсация, играе критична роля за надеждността на мрежата и е ключов градивен елемент в портфолиото от ресурси, балансирайки търсенето и предлагането. В екстремни случаи, като горещата вълна миналата седмица, мрежовите оператори не винаги разполагат с достатъчно генериране онлайн, за да посрещнат товара. Всъщност повечето мрежи планират да имат малък брой прекъсвания, тъй като е много скъпо да планирате да посрещате товара през цялото време.

Извънредното текстово предупреждение във вторник, приканващо клиентите да намалят търсенето на електричество, беше успешно за избягване на спирания на електрозахранването – беше последвано почти веднага от спад на търсенето с приблизително 2 GW. Но този вид механизъм може да работи само в ограничени ситуации и не може да се използва повече от веднъж или два пъти годишно.

В идеалния случай Калифорния ще засили своите програми за отговор на търсенето, при които на потребителите се плаща, за да намалят търсенето, чрез автоматизация като интелигентни термостати и други нови технологии. Нова програма от помощната програма PG&E награди клиентите, които намалят търсенето по време на горещата вълна, с $2 за всеки киловатчас спестена енергия. Повече от 1.5 милиона клиенти бяха включени в програмата и това е интересен модел за разглеждане в целия щат.

Въпрос: Имаше ли прекъсвания в мрежата и ако да, каква беше причината за тези прекъсвания?

Някои локализирани прекъсвания бяха причинени от претоварване на разпределителните трансформатори поради топлина и град Хелдсбург разбра погрешно аварийното ниво на мрежовия оператор и започна намаляване на натоварването (постоянни прекъсвания на тока), преди да бъде поискано, но като цяло мрежата се задържа добре.

Времето пред щата и останалата част от Запада беше продължително и екстремно. Не само, че горещото време означава рекордно натоварване за мрежата, то също така означава, че високите температури могат да принудят оборудването да бъде изключено. Проектантите на мрежата трябва да признаят, че изменението на климата тласка историческите температури от екстремни към нормални и да планират повече от тези екстремни, обхващащи целия Запад, дълготрайни горещи бури.

В: Как слънчевата и вятърната мощност помогнаха за балансиране на търсенето и предлагането? Калифорнийските инвестиции във възобновяема енергия достатъчно бързо ли са влезли в крак с нуждите за надеждност?

СлънчевСЛЪНЧЕВО3
предостави последователно 1313
GW мощност към мрежата на Калифорния миналата седмица от 9:00 сутринта до 5:00 часа всеки ден, приблизително една четвърт от общото търсене. Вечерните часове от 4:00 до 9:00 часа бяха моментите на най-голямо напрежение в мрежата, тъй като слънчевата мощност спада, но търсенето остава високо. Това беше моментът, когато батериите помогнаха на мрежата, зареждайки се по обяд и разреждайки рано вечер. Във вторник, най-горещият ден на горещата вълна и денят на най-голямо напрежение в мрежата, вятърът се усили вечерта и осигури 2.7 GW мощност.

Въпреки че изкарахме миналата седмица с непокътната мрежа, Калифорния не би трябвало да страда от толкова близки обаждания в бъдеще. Държавата се надпреварва да инсталира повече слънчеви, вятърни, батерии, както и пренос, за да свърже всички тези нови ресурси към мрежата.

Въпреки това предизвикателствата във веригата на доставки както със слънчевата енергия, така и с батериите забавиха много проекти, оставяйки щата да не постигне целите си. Освен това темпото на развитие на преноса не е в крак с търсенето, оставяйки много проекти заседнали на опашката, чакащи да се свържат с мрежата. Държавата се нуждае от цялостен план за разгръщане на нови проекти и отблокиране на задръстването на развитието на преноса, за да може да постигне целите си за чиста енергия.