
加州是美國第一個將可再生能源供電占比目標寫進法律的州。2011年,時任州長EdmundG.Brown簽署了SBX1-2,把到2020年加州可再生能源供電比例達到33%寫進了法律。加州公用事業委員會(Public Utility Commission of California,CPUC)亦通過制定優惠政策和開展項目大力推動可再生能源發展。自2003年以來,在法規的支持下,加州已經有8248MW的可再生能源達到商業級規模,2014年可再生能源裝機量新增3529MW,成為歷年之最。加州三大公用事業公司(PG&E、SDG&E和SCE)在其2013年所供應的電力中,22.7%來自可再生能源。
然而大規模的可再生能源并網讓加州電力系統運營商壓力陡增。根據CPUC政策要求,電網需要保證可再生能源接入,為此可再生能源入網競價可以勾選“自安排”(selfschedule)選項,系統默認分配其最低報價-150美元/MW,以保證其優先上網。而2014年可再生能源發展“再創新高”,市場數次出現供大于求的狀況,因此出現多個負結算價區間。這對其他傳統機組以及CAISO影響非常大,核電以及無水壩的水電無法停止運行,火電需要提供輔助服務,CAISO為了平衡系統,可能不得不中斷部分新能源,然而這又與加州政府的要求背道而馳,如果持續地不允許新能源上網,就無法達到2020年33%的法律目標。
加州常年陽光充裕,根據ISO的估算,總負荷約為20000MW,而每天由于可再生能源并網帶來的超負荷供應會達到13000MW之多。
野心勃勃的可再生能源計劃給加州電力系統運營帶來的是異常嚴峻的考驗,如何應對可能出現的嚴重過量發電?如何保證傳統機組不蒙受損失的同時,推動可再生能源的發展?CAISO市場總設計師劉樹成從運行角度探討加州應對可再生能源的10個方法。
發揮ISO的主導作用
加州的可再生能源發展步伐遠超預期,根據CAISO的估算,到2024年,如果可再生能源供電比例達到40%,2014年已經出現的供大于求的形勢會更加嚴峻。
在2013年下半年以前,加州尚未面臨嚴重的過量發電問題,加之社會對碳排放等環境因素并未十分敏感,包括靈活多樣性容量(Flexible Variety Capacity)等很多方式以前并沒有被CAISO應用,對于儲能、分時電價,ISO也很少涉及。
隨著動態數學模型的完善,ISO對未來十年可再生能源增長對系統的影響有了更精確的估算結果,加之過量發電已經給CAISO帶來了壓力,CAISO近期已經清楚地認識到,在可再生能源問題上,未來十年將要面臨的問題和過去十年曾面臨的容量不足問題是完全不同層面的。目前,CAISO已經將很大一部分重心轉移到圍繞可再生能源入網的市場設計上。
新能源的發展要并入電網,對ISO的運行有非常大的影響,在發電規劃中,ISO有必要起到主導作用。
此外,CPUC是根據法律要求提出了針對新能源并網的設想,而5年后當可再生能源比例達到33%時,對于供需之間關系、負荷側狀態、可再生能源分布情況、其他資源充足性等問題,CPUC以及其他團體很難有一個細節的、準確的把握。因此,為了達到法律所設定的目標,解決可再生能源并網問題,CAISO和PUC等相關機構之間必須通力合作,保持一致。
先解決實時平衡
為了保證實時平衡,ISO對過量發電的部分只能叫停,減少上網電量。對于超出的部分,按機組報價,由低到高依次上網,報價最高的減少上網量,而對于報價相同的機組,只能采取均攤模式。
讓機組關停,對于部分燃氣機組不僅僅是發電成本的問題。燃氣機組靠管道供氣發電,依據長期合同和負荷預測,燃氣機組通常都會有用氣規劃,并據此購買相應的天然氣。然而一旦被叫停,燃氣機組就必須想辦法處理源源不斷的管道氣,如果儲存起來就是燃料積壓,對于機組而言又是一筆成本,這就又涉及補償問題;如果長時間不允許其發電,儲存能力有限,對于燃氣電廠壓力就非常大。此外,發電過量時,為了保證實時平衡,就需要依賴調度,調度在系統不平衡的時候就需要啟用輔助服務,頻繁啟用輔助服務就會導致一些靈活的機組磨損較為嚴重,影響其效益,發電商對此亦有微詞。
對此之前FERC曾要求各個ISO/RTO設計一個輔助服務出力補償機制,除了前期支付輔助服務費、容量費,還要按出力再進行彌補。
但這就涉及輔助服務的成本問題。輔助服務如果不夠,就會威脅可靠性,違背安全條例,所以市場需要一個強信號,因此輔助服務價格必須非常高。輔助服務價格高,而且還需要按出力進行彌補,這些成本應該由誰來承擔?CAISO的設想是根據各個電力公司用電的多少,按比例分配,即某地因為當地情況需要更多的輔助服務備用,它應該承擔更多的成本,MISO的設想是均攤。

