不到一年的時間，加州電網又出事了。
8月14日，加州200多萬人遭遇“意外”停電，原因是高溫導致的電網壓力過大，供電不足。臨時停電措施讓人們措手不及。加州州長加文·紐森對這次涉及百萬人口的停電舉措感到不滿，并計劃開展審查。
而這只是一切的開始。
接下來，加州電網公司發(fā)布預警，在17日，330萬家庭可能會遭到斷電。雖然預計的大規(guī)模停電并沒有發(fā)生，但加州電網相關部門仍未終止高溫預警。面對持續(xù)的高溫天氣，加州居民仍要繼續(xù)做好斷電準備。同時，受到高溫影響，美國西部的電價持續(xù)飆升，部分地區(qū)超過1美元1度電。再加上近期持續(xù)蔓延的山火威脅，加州電網困局連連。一系列“失誤”讓加州電網身陷輿論漩渦。
和去年加州大火導致的大范圍停電不同，這次停電讓人們將目光轉向加州電網的另一問題——清潔能源。
看似美好的清潔能源是怎么成為一個問題的呢？
“綠電”美好愿景與現(xiàn)實電網壓力
加州對穩(wěn)定的能源供給有著相當高的需求，也是能源轉型的堅定執(zhí)行者。但在發(fā)展清潔能源的同時，加州電網也面臨著巨大壓力。
2018年，時任加州州長的杰里·布朗簽署了一項法案，提出到2045年加州將實現(xiàn)電力100%由清潔能源供應，完全拋棄煤電等傳統(tǒng)化石能源發(fā)電方式。這項舉措曾經為當?shù)厝藥硪粋€美好愿景——一個綠色與清潔的未來。2019 年，加州太陽能光伏和太陽能熱電廠的發(fā)電量已經占到了加州州內發(fā)電產品的 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越高，加州似乎達到了它想要的“美好”成果。
然而，這一切都有代價。
加州電網早就發(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運營商——加州獨立系統(tǒng)運營商（CAISO）承擔加州80％的電力運營。該企業(yè)早年就針對可再生能源發(fā)電提出了“鴨子曲線”圖。該曲線證明，光伏發(fā)電導致的波動會影響電網調控能力，在沒有充足的陽光時，還需以其他發(fā)電方式來彌補。
“鴨子曲線” 來源：IEA
CAISO的一份報告顯示，在低負荷和高可再生的能源發(fā)電時期，將有高達60%的能源生產來自替代傳統(tǒng)能源生產的可再生能源。在這種情況下，電網可能無法應對由于傳統(tǒng)輸、發(fā)電導致的頻率下降。之所以會出現(xiàn)這種情況，是因為當前的情況并不要求可再生發(fā)電機具備自動頻率響應功能，并且必須以全功率運行。如果沒有這種自動功能，當發(fā)電或者輸電中斷時，系統(tǒng)將越來越多地受到停電的影響。
由于依賴大規(guī)模清潔能源而產生了供需缺口，加州電網嚴重依賴從該州其他公用事業(yè)公司以及附近各州進口的電力，再加之天氣變化無常，加州電網無論在輸電側還是發(fā)電側都面臨著不小的壓力。
解決新能源不穩(wěn)定問題的辦法，加州電網也不是沒想過。
就在8月大面積輪流停電發(fā)生的前一個月，加州的另一家大型電網企業(yè)PG&E與特斯拉聯(lián)手建設世界上最大的電池存儲設施，以作為天然氣“峰值”發(fā)電廠的替代品，利用儲存的多余太陽能或風能來支持電網的峰值負荷。
電池儲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建造鋰離子電池儲能項目，不僅讓澳洲電網變得更加穩(wěn)定，還深刻影響著澳大利亞的能源發(fā)展格局。但加州建設儲能的措施要奏效顯然尚需時間。
不幸的是，除了技術上的問題，加州電網還面臨來自成本的壓力。
誰來為加州清潔能源轉型買單？
加州電網困境還在于將“清潔”作為單一目標，而忽視了成本效益。
加州追求清潔能源的速度與能源轉型產生的收益并不相匹配，無論是客戶還是電網公司都要為能源轉型計劃支付更多的成本。實現(xiàn)100%清潔能源的目標將需要公用事業(yè)公司花費數(shù)百億美元購買新的高壓輸電線路，而該州的公用事業(yè)也必須有數(shù)十億美元來更新電力分銷系統(tǒng)。那么，巨額成本將由誰來分攤？
美國各州電力價格，來源：eia
看看加州電價，結果不言而喻。加州的電價一直處于全美較高位置。
為了應對高昂的電價，居民也傾向于在自家住房加裝太陽能板。2018年，加州再次出臺法案，要求新建住房必須安裝太陽能設備，并從2020年年初開始執(zhí)行。與此同時，特斯拉等“新玩家”們也開始謀篇布局，一方面加大儲能領域規(guī)模，一方面推出低價太陽能設備。但同樣，這些政策也都非短期內所能奏效。
高昂的電價讓客戶、競爭者紛紛亮出“底牌”，加之政策因素，未來加州電網的壓力可不小。
未來，誰又會是能源市場的新玩家，加州會繼續(xù)走原來的老路嗎？
民生與公用事業(yè)息息相關。筆者認為，新形勢下，加州電網“多病齊發(fā)”，究其本質還在于電網不夠堅強、智能，而民用電價格又過高。
玩轉綠電，民生要保障，技術是基礎
“治國有常，利民為本”。
綠電這件事，在我國也是持續(xù)升溫，但并沒有出現(xiàn)類似美國加州的情況。
近十幾年來，我國新能源發(fā)展迅猛，早在2017年年底，我國風電、光伏發(fā)電新增裝機和累計裝機規(guī)模均位居世界第一，但大電網保持了安全穩(wěn)定運行，拉閘限電漸行漸遠，供電可靠性日益提升，而且電價維持了相對較低的水平。
“人民電業(yè)為人民”是我國電網企業(yè)堅持的宗旨。我國的電網企業(yè)積極履行社會責任，極為重視普遍服務和民生用電。
我國不僅在2015年年底就實現(xiàn)了全國戶戶通電，而且，在此后的幾年內，不斷升級改造農網，實施大電網延伸工程，讓很多偏遠地區(qū)的居民用上了穩(wěn)定可靠的電力。比如，今年6月底，國家電網有限公司經營區(qū)域內“三區(qū)三州”深度貧困地區(qū)電網建設任務全面完成。工程惠及四川、甘肅、青海、新疆、西藏5省（自治區(qū)）198個貧困縣443萬戶1777萬居民，推動貧困地區(qū)實現(xiàn)從“用上電”到“用好電”的轉變。
另外，我國連續(xù)三年降低工商業(yè)電價10%，大幅減輕了用電企業(yè)的負擔。這種主動讓利行為，在國外是難以想象的。
我國在新能源裝機迅猛增長的情況下，保持電網穩(wěn)定，電網企業(yè)做了充足的技術儲備。
早在2012年，我國就建成投運了世界上規(guī)模最大的集風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電于一體的新能源綜合性示范項目——國家風光儲輸示范工程，在8年多的運營實踐中取得多項重要成果。這也為新能源并網做了一定的技術儲備。
今年6月末，世界首個柔性直流電網工程——±500千伏張北可再生能源柔性直流電網試驗示范工程竣工投產，將助力北京冬奧場館實現(xiàn)奧運史上首次100%“綠電”。 眾所周知， 柔性直流電網是破解新能源大規(guī)模并網消納難題的“金鑰匙”。
單就一個省的“綠電”實踐來說，我國也一直穩(wěn)步推進，處于世界領先地位。青海是目前我國新能源裝機占比最高、集中式光伏占比最高的省份。2017年至2019年，國家電網在青海連續(xù)三年開展綠電7日、9日、15日活動，刷新并保持著全清潔能源供電的世界紀錄。今年，“綠電三江源”百日系列活動中，青海電網圓滿完成7月份連續(xù)31天全省“綠電”，再創(chuàng)世界紀錄。
回到本文開頭，不難得出得出結論：美好的愿景一定要有可靠的實現(xiàn)路徑，否則就可能誤入歧途，甚至南轅北轍。發(fā)展清潔能源是大勢所趨，但一方面要有可靠的物質基礎——堅強電網，還要有充分的技術儲備，最終，還不能忘記公用事業(yè)企業(yè)的社會責任，不能完全讓終端客戶承擔清潔能源發(fā)展的成本。
部分資料來源：
[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.
