近期,美國加利福尼亞州在高溫天實施輪流停電引起廣泛關注。本次加州輪流停電事件一方面說明,光伏、風電等電源出力具有波動性、反調峰性,對電網安全穩(wěn)定運行造成的威脅不容忽視。隨著分布式電源、儲能系統(tǒng)、電動汽車等領域相關技術不斷發(fā)展,通過聚合、協(xié)調優(yōu)化等手段,負荷側靈活資源有著極大的開發(fā)利用空間。
美國加州20年來第一次“電力危機”
本次事件可追溯至美國西部時間8月14日(上周五),加利福尼亞州電力系統(tǒng)獨立運營商(California Independent System Operator,CAISO)發(fā)布三級緊急狀態(tài),為20年來首次三級緊急狀態(tài),一度中斷超過40萬企業(yè)與家庭的電力供應,持續(xù)了大約一個小時。
8月15日(上周六),CAISO再次對用戶實施輪流停電,超過20萬用戶受到影響。據(jù)當?shù)孛襟w消息,輪流停電措施將持續(xù)至8月19日(本周三)。在此期間,CAISO預計用電高峰期間電力缺口約440萬千瓦,相當于330萬戶的居民用電。為此,建議相關供電公司每天15:00-22:00進行持續(xù)時長1-2小時的輪流停電,并呼吁電力用戶在該時間段減少空調、電動汽車等大功率負荷用電。
加州“輪流停電”暴露出的兩大問題
高滲透率光伏電源接入,疊加熱浪襲擊、疫情居家等因素,激化電力供需矛盾。
此次事件再次暴露出,光伏出力特性給電網安全穩(wěn)定運行造成巨大影響。截至2019年底,加州光伏的裝機容量為2740萬千瓦,占美國總光伏裝機容量比例約36%,高居全美第一,光伏發(fā)電量占據(jù)加州總發(fā)電量比例約20%。在高比例光伏接入情況下,加州負荷曲線為“鴨型”曲線,即負荷曲線在中午附近到達低點,在15:00點之后開始上升,負荷曲線峰谷差大,為加州電力調度帶來困難。為此,加州一直非常重視需求響應發(fā)展,通過相關激勵手段,調動負荷側靈活資源積極性,以解決電力供需矛盾。但是,此次罕見熱浪襲擊,加之受疫情影響,居民大多居家,使得空調等大功率負荷激增,大大激化了原有電力供需矛盾。
供需緊張情況下,電力及上游能源供應價格高漲。
電力供需緊張在電力及上游能源市場上,造成了一系列連鎖影響。因加州在電源側的調峰資源,很大程度依靠天然氣機組,在當前情況下,加州每立方米天然氣價格三天內上漲2.19美元,平均價格達到6.655美元,約為平時價格的一倍。天然氣價格迅速上漲直接傳導到電力現(xiàn)貨交易市場,導致尖峰電價最高達1000美元每兆瓦時,按此估算,度電成本達到60美元每千瓦時(尖峰電價根據(jù)電力現(xiàn)貨市場報價準實時波動,單一研究某個時段均不具代表性,因此本計算按1000美元每兆瓦時尖峰電價不變估算)。與當?shù)鼐用衿綍r用電平均成本19.2美分每千瓦時相比,超出300倍,為疫情下已經較為脆弱的用戶經濟承受能力雪上加霜。
本次加州“電力危機”對我國的啟示
一、多情形疊加會極限考驗電網安全穩(wěn)定運行能力。
本次加州輪流停電事件一方面說明,光伏、風電等電源出力具有波動性、反調峰性,對電網安全穩(wěn)定運行造成的威脅不容忽視,尤其是高比例接入情形下,急需開展電力電子化電力系統(tǒng)穩(wěn)定性基礎分析、電力電子化電源的寬頻帶振蕩特性等基礎理論研究,完善電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算標準體系,突破海量超電磁暫態(tài)仿真技術瓶頸,提高電網仿真分析能力,支撐對電網特性的深度認知。另一方面,高比例光伏接入、罕見高溫、疫情居家等多因素交織,充分表明在電網安全運行中,考慮單一因素具有一定局限性,多種情景疊加將進一步大大考驗電網供電能力,需要在規(guī)劃、運行、營銷乃至應急等環(huán)節(jié)予以充分考慮,才能確保供電可靠性。
二、充分利用負荷側靈活資源是化解電力供需矛盾的重要途徑
隨著分布式電源、儲能系統(tǒng)、電動汽車等領域相關技術不斷發(fā)展,通過聚合、協(xié)調優(yōu)化等手段,負荷側靈活資源有著極大的開發(fā)利用空間。美國加州長期重視發(fā)揮負荷側潛力,在此次事件中,CAISO呼吁用戶通過錯峰用電、調高空調溫度等措施,化解供需矛盾。我國經過多年摸索,在靈活資源利用上取得了顯著成效,江蘇建成大規(guī)模源網荷友好互動系統(tǒng),對柔性負荷進行策略引導和集中控制,具備260萬千瓦毫秒級、376萬千瓦秒級精準負荷控制能力,有效增強了電網供應保障能力。
三、發(fā)揮體制優(yōu)勢保障電力民生領域價格穩(wěn)定
電力服務具有普惠特點,涉及民生問題。本次加州事件中,電價飛漲加重了疫情期間居民、企業(yè)經濟負擔,對經濟社會發(fā)展造成巨大影響,因此,加州州長紐森表示“在沒有事先警告或沒有足夠準備時間的情況下,停電是不可接受的”,要求相關能源監(jiān)管機構對此次事件進行深入調查。反觀國內,新冠疫情期間電網企業(yè)主動擔當,扎實落實國家電價優(yōu)惠政策要求,并于今年持續(xù)執(zhí)行優(yōu)惠電價,有力支撐我國“六穩(wěn)”、“六保”目標實現(xiàn),充分體現(xiàn)出我國體制優(yōu)勢??梢?,我國電網健康發(fā)展需要堅持制度自信,發(fā)揮國有企業(yè)“六個力量”,為經濟社會發(fā)展和民生改善提供有力保障。
原標題:尖峰電價1美元/kWh!美國加州“電力危機”對我國有何啟示?