不到一年的時(shí)間，加州電網(wǎng)又出事了。
8月14日，加州200多萬(wàn)人遭遇“意外”停電，原因是高溫導(dǎo)致的電網(wǎng)壓力過(guò)大，供電不足。臨時(shí)停電措施讓人們措手不及。加州州長(zhǎng)加文·紐森對(duì)這次涉及百萬(wàn)人口的停電舉措感到不滿，并計(jì)劃開(kāi)展審查。
而這只是一切的開(kāi)始。
接下來(lái)，加州電網(wǎng)公司發(fā)布預(yù)警，在17日，330萬(wàn)家庭可能會(huì)遭到斷電。雖然預(yù)計(jì)的大規(guī)模停電并沒(méi)有發(fā)生，但加州電網(wǎng)相關(guān)部門仍未終止高溫預(yù)警。面對(duì)持續(xù)的高溫天氣，加州居民仍要繼續(xù)做好斷電準(zhǔn)備。同時(shí)，受到高溫影響，美國(guó)西部的電價(jià)持續(xù)飆升，部分地區(qū)超過(guò)1美元1度電。再加上近期持續(xù)蔓延的山火威脅，加州電網(wǎng)困局連連。一系列“失誤”讓加州電網(wǎng)身陷輿論漩渦。
和去年加州大火導(dǎo)致的大范圍停電不同，這次停電讓人們將目光轉(zhuǎn)向加州電網(wǎng)的另一問(wèn)題——清潔能源。
看似美好的清潔能源是怎么成為一個(gè)問(wèn)題的呢？
“綠電”美好愿景與現(xiàn)實(shí)電網(wǎng)壓力
加州對(duì)穩(wěn)定的能源供給有著相當(dāng)高的需求，也是能源轉(zhuǎn)型的堅(jiān)定執(zhí)行者。但在發(fā)展清潔能源的同時(shí)，加州電網(wǎng)也面臨著巨大壓力。
2018年，時(shí)任加州州長(zhǎng)的杰里·布朗簽署了一項(xiàng)法案，提出到2045年加州將實(shí)現(xiàn)電力100%由清潔能源供應(yīng)，完全拋棄煤電等傳統(tǒng)化石能源發(fā)電方式。這項(xiàng)舉措曾經(jīng)為當(dāng)?shù)厝藥?lái)一個(gè)美好愿景——一個(gè)綠色與清潔的未來(lái)。2019 年，加州太陽(yáng)能光伏和太陽(yáng)能熱電廠的發(fā)電量已經(jīng)占到了加州州內(nèi)發(fā)電產(chǎn)品的 14.2%。
隨著天然氣和其他化石能源在加州的占有比例逐漸減少，清潔能源在電力中的占比越來(lái)越高，加州似乎達(dá)到了它想要的“美好”成果。
然而，這一切都有代價(jià)。
加州電網(wǎng)早就發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模依賴清潔能源的弊端——不穩(wěn)定。
本次執(zhí)行大規(guī)模輪流停電的加州電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商——加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（CAISO）承擔(dān)加州80％的電力運(yùn)營(yíng)。該企業(yè)早年就針對(duì)可再生能源發(fā)電提出了“鴨子曲線”圖。該曲線證明，光伏發(fā)電導(dǎo)致的波動(dòng)會(huì)影響電網(wǎng)調(diào)控能力，在沒(méi)有充足的陽(yáng)光時(shí)，還需以其他發(fā)電方式來(lái)彌補(bǔ)。
“鴨子曲線” 來(lái)源：IEA
CAISO的一份報(bào)告顯示，在低負(fù)荷和高可再生的能源發(fā)電時(shí)期，將有高達(dá)60%的能源生產(chǎn)來(lái)自替代傳統(tǒng)能源生產(chǎn)的可再生能源。在這種情況下，電網(wǎng)可能無(wú)法應(yīng)對(duì)由于傳統(tǒng)輸、發(fā)電導(dǎo)致的頻率下降。之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)楫?dāng)前的情況并不要求可再生發(fā)電機(jī)具備自動(dòng)頻率響應(yīng)功能，并且必須以全功率運(yùn)行。如果沒(méi)有這種自動(dòng)功能，當(dāng)發(fā)電或者輸電中斷時(shí)，系統(tǒng)將越來(lái)越多地受到停電的影響。
由于依賴大規(guī)模清潔能源而產(chǎn)生了供需缺口，加州電網(wǎng)嚴(yán)重依賴從該州其他公用事業(yè)公司以及附近各州進(jìn)口的電力，再加之天氣變化無(wú)常，加州電網(wǎng)無(wú)論在輸電側(cè)還是發(fā)電側(cè)都面臨著不小的壓力。
解決新能源不穩(wěn)定問(wèn)題的辦法，加州電網(wǎng)也不是沒(méi)想過(guò)。
就在8月大面積輪流停電發(fā)生的前一個(gè)月，加州的另一家大型電網(wǎng)企業(yè)PG&E與特斯拉聯(lián)手建設(shè)世界上最大的電池存儲(chǔ)設(shè)施，以作為天然氣“峰值”發(fā)電廠的替代品，利用儲(chǔ)存的多余太陽(yáng)能或風(fēng)能來(lái)支持電網(wǎng)的峰值負(fù)荷。
電池儲(chǔ)能的確可以稍緩燃眉之急。2017年，特斯拉在南澳大利亞州的Hornsdale建造鋰離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，不僅讓澳洲電網(wǎng)變得更加穩(wěn)定，還深刻影響著澳大利亞的能源發(fā)展格局。但加州建設(shè)儲(chǔ)能的措施要奏效顯然尚需時(shí)間。
不幸的是，除了技術(shù)上的問(wèn)題，加州電網(wǎng)還面臨來(lái)自成本的壓力。
誰(shuí)來(lái)為加州清潔能源轉(zhuǎn)型買單？
加州電網(wǎng)困境還在于將“清潔”作為單一目標(biāo)，而忽視了成本效益。
加州追求清潔能源的速度與能源轉(zhuǎn)型產(chǎn)生的收益并不相匹配，無(wú)論是客戶還是電網(wǎng)公司都要為能源轉(zhuǎn)型計(jì)劃支付更多的成本。實(shí)現(xiàn)100%清潔能源的目標(biāo)將需要公用事業(yè)公司花費(fèi)數(shù)百億美元購(gòu)買新的高壓輸電線路，而該州的公用事業(yè)也必須有數(shù)十億美元來(lái)更新電力分銷系統(tǒng)。那么，巨額成本將由誰(shuí)來(lái)分?jǐn)偅?
美國(guó)各州電力價(jià)格，來(lái)源：eia
看看加州電價(jià)，結(jié)果不言而喻。加州的電價(jià)一直處于全美較高位置。
為了應(yīng)對(duì)高昂的電價(jià)，居民也傾向于在自家住房加裝太陽(yáng)能板。2018年，加州再次出臺(tái)法案，要求新建住房必須安裝太陽(yáng)能設(shè)備，并從2020年年初開(kāi)始執(zhí)行。與此同時(shí)，特斯拉等“新玩家”們也開(kāi)始謀篇布局，一方面加大儲(chǔ)能領(lǐng)域規(guī)模，一方面推出低價(jià)太陽(yáng)能設(shè)備。但同樣，這些政策也都非短期內(nèi)所能奏效。
高昂的電價(jià)讓客戶、競(jìng)爭(zhēng)者紛紛亮出“底牌”，加之政策因素，未來(lái)加州電網(wǎng)的壓力可不小。
未來(lái)，誰(shuí)又會(huì)是能源市場(chǎng)的新玩家，加州會(huì)繼續(xù)走原來(lái)的老路嗎？
民生與公用事業(yè)息息相關(guān)。筆者認(rèn)為，新形勢(shì)下，加州電網(wǎng)“多病齊發(fā)”，究其本質(zhì)還在于電網(wǎng)不夠堅(jiān)強(qiáng)、智能，而民用電價(jià)格又過(guò)高。
玩轉(zhuǎn)綠電，民生要保障，技術(shù)是基礎(chǔ)
“治國(guó)有常，利民為本”。
綠電這件事，在我國(guó)也是持續(xù)升溫，但并沒(méi)有出現(xiàn)類似美國(guó)加州的情況。
近十幾年來(lái)，我國(guó)新能源發(fā)展迅猛，早在2017年年底，我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)和累計(jì)裝機(jī)規(guī)模均位居世界第一，但大電網(wǎng)保持了安全穩(wěn)定運(yùn)行，拉閘限電漸行漸遠(yuǎn)，供電可靠性日益提升，而且電價(jià)維持了相對(duì)較低的水平。
“人民電業(yè)為人民”是我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)堅(jiān)持的宗旨。我國(guó)的電網(wǎng)企業(yè)積極履行社會(huì)責(zé)任，極為重視普遍服務(wù)和民生用電。
我國(guó)不僅在2015年年底就實(shí)現(xiàn)了全國(guó)戶戶通電，而且，在此后的幾年內(nèi)，不斷升級(jí)改造農(nóng)網(wǎng)，實(shí)施大電網(wǎng)延伸工程，讓很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的居民用上了穩(wěn)定可靠的電力。比如，今年6月底，國(guó)家電網(wǎng)有限公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)“三區(qū)三州”深度貧困地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)任務(wù)全面完成。工程惠及四川、甘肅、青海、新疆、西藏5?。ㄗ灾螀^(qū)）198個(gè)貧困縣443萬(wàn)戶1777萬(wàn)居民，推動(dòng)貧困地區(qū)實(shí)現(xiàn)從“用上電”到“用好電”的轉(zhuǎn)變。
另外，我國(guó)連續(xù)三年降低工商業(yè)電價(jià)10%，大幅減輕了用電企業(yè)的負(fù)擔(dān)。這種主動(dòng)讓利行為，在國(guó)外是難以想象的。
我國(guó)在新能源裝機(jī)迅猛增長(zhǎng)的情況下，保持電網(wǎng)穩(wěn)定，電網(wǎng)企業(yè)做了充足的技術(shù)儲(chǔ)備。
早在2012年，我國(guó)就建成投運(yùn)了世界上規(guī)模最大的集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能輸電于一體的新能源綜合性示范項(xiàng)目——國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程，在8年多的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐中取得多項(xiàng)重要成果。這也為新能源并網(wǎng)做了一定的技術(shù)儲(chǔ)備。
今年6月末，世界首個(gè)柔性直流電網(wǎng)工程——±500千伏張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)試驗(yàn)示范工程竣工投產(chǎn)，將助力北京冬奧場(chǎng)館實(shí)現(xiàn)奧運(yùn)史上首次100%“綠電”。 眾所周知， 柔性直流電網(wǎng)是破解新能源大規(guī)模并網(wǎng)消納難題的“金鑰匙”。
單就一個(gè)省的“綠電”實(shí)踐來(lái)說(shuō)，我國(guó)也一直穩(wěn)步推進(jìn)，處于世界領(lǐng)先地位。青海是目前我國(guó)新能源裝機(jī)占比最高、集中式光伏占比最高的省份。2017年至2019年，國(guó)家電網(wǎng)在青海連續(xù)三年開(kāi)展綠電7日、9日、15日活動(dòng)，刷新并保持著全清潔能源供電的世界紀(jì)錄。今年，“綠電三江源”百日系列活動(dòng)中，青海電網(wǎng)圓滿完成7月份連續(xù)31天全省“綠電”，再創(chuàng)世界紀(jì)錄。
回到本文開(kāi)頭，不難得出得出結(jié)論：美好的愿景一定要有可靠的實(shí)現(xiàn)路徑，否則就可能誤入歧途，甚至南轅北轍。發(fā)展清潔能源是大勢(shì)所趨，但一方面要有可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)——堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)，還要有充分的技術(shù)儲(chǔ)備，最終，還不能忘記公用事業(yè)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任，不能完全讓終端客戶承擔(dān)清潔能源發(fā)展的成本。
部分資料來(lái)源：
[1] The California Duck Curve. IEA
[2] What the duck curve tells us about managing a green grid. www. caiso.com
[3] Robert Bryce. Blackout expose perils and costs of California’s ‘Electricity Everything’ Push. Forbes.
[4] State electricity profiles. U.S. Energy Information Administration.
[5] California Solar Energy Statistics and data. California Energy Commission.
