Секретное оружие Калифорния использует для предотвращения отключения отключения

Пожарные планируют стратегию в зоне эвакуации Dixie Fire, в Твене, штат Калифорния, 26 июля 2021 года. После того, как борьба с большим количеством больших и смертоносных лесных пожаров в течение нескольких недель, и без передышки, пожарные в Калифорнии допускают, что они сожжены. «После некоторого момента вы начинаете становиться немного в восторге, ваше психическое здоровье не преуспевает»,-сказал 55-летний капитан пожарной охраны Дэвид Тикканен. (Фото Робин Бек / -) (фото Робин Бек / – через Getty Images)

– через Getty Images

Калифорния тестирует новый подход к управлению электроэнергией: виртуальные электростанции, которые представляют собой сети жилых батарей и интеллектуальных устройств, которые работают вместе как единый диспетчерский генератор. Ранние результаты показывают, что эти распределенные системы могут трансформировать то, как коммунальные предприятия уравновешивают спрос и предложение на сетке, все чаще питаемой солнечной и ветровой энергией.

VPPs координируют тысячи батарей за ячейками, интеллектуальными термостатами и другими подключенными устройствами, чтобы действовать коллективно как единый ресурс сетки. Идея проста: если каждая домашняя батарея или умное устройство вносят небольшую часть своей хранимой энергии в нужное время, комбинированный выход может быть огромным.

В ходе теста в июле три основные коммунальные услуги Калифорнии координировали сотни домашних аккумуляторов через Sunrun, образуя виртуальную электростанцию на 500 мегаватт-от соперника, чтобы конкурировать с половиной ядерного реактора Canyon Diablo. Эксперимент демонстрирует, что принадлежащие потребителям системы в сочетании могут обеспечить гибкость сетки в реальном времени и помочь предотвратить отключение отключения во время пикового спроса.

«При агрегировании эти батареи могут быть отправлены, чтобы помочь сетке в критические моменты, обеспечивая как надежность, так и потенциальные финансовые выгоды для участников», – сказал мне Пол Диксон, исполнительный директор Sunrun. В то время как Sunrun продает солнечные батареи и батарейные системы, Диксон сказал, что видит традиционное топливо, играющее поддерживающую роль. «Мы не выступаем за устранение всех ископаемых поколений. Речь идет о создании гибкости и устойчивости».

PG & E стремится к 7000 МВт гибкой нагрузки к 2040 году-14-кратное увеличение по сравнению с июльским тестом. Коммунальные предприятия, технологические компании и политики сталкиваются с проблемой, которая является беспрецедентной и срочной: балансирование предложения электроэнергии и предложения для обеспечения того, чтобы солнечная энергия Калифорнии оставалась непрерывной.

Виртуальные электростанции могут добиться успеха только в том случае, если потребители участвуют. Отраслевые данные показывают, что установка жилой батареи выросла на 35% в годовом исчислении в 2024 году по всей территории США, и Sunrun сообщает, что около 20% его клиентов выбирают батарейные системы вместе с солнечными батареями.

Печально известная «утиная кривая» штата, термин, разработанный много лет назад для описания резкого падения чистого спроса во время полуденного солнечного пика, за которым следует резкий вечерний увеличение, стало еще более выраженным. Другими словами, Калифорния генерирует столько ветра и солнечной энергии в течение дня, что эта сила должна храниться, а затем выпущенная ночью, когда эти ресурсы сокращаются. Введите VPP.

Утилиты координируют VPP для управления пиковым спросом

Подрядчики устанавливают аккумулятор Tesla Powerwall в доме в Сан -Хосе, штат Калифорния, США, США, в понедельник, 7 февраля 2022 года. Калифорнийские регуляторы откладывают голосование по спорному предложению о сокращении стимулов для домашних солнечных систем, поскольку они считают обновление меры. Фотограф: Дэвид Пол Моррис/Блумберг

© 2022 Bloomberg Finance LP

Это основная идея сотрудничества PG & E с South California Edison и San Diego Gas & Electric. Координация необходима. В отличие от переключения выключателя света, активация VPP требует тщательного планирования. Tesla и Sunrun, которые контролируют большую долю распределенной батареи, синхронизируют свои системы, чтобы гарантировать, что все ресурсы одновременно разряжаются.

В июле демо, все батареи были включены в 7 часов вечера и в 9 часов вечера, двухчасовое окно, выбранное для тестирования управления пиковой нагрузкой во время вечернего всплеска спроса. Результатом, по словам Кендрика Ли, директора программ PG & E по чистой энергии, стал «новой высокой отметкой, которой никогда не достигнут ранее», демонстрируя способность VPP выступать в качестве существенного гибкого генератора в энергетическом микс.

«Каждая батарея, которую мы можем отправлять, помогает уменьшить нагрузку на систему в часы пик, особенно когда солнце садится, и солнечная генерация падает», – сказал мне Ли. «Исторически, коммунальные предприятия опирались на заводы Пика-часто на газе-для удовлетворения пикового спроса. Аккумуляторы позволяют нам управлять спросом, не запуская дополнительную генерацию ископаемых». До сих пор данные свидетельствуют о том, что система особенно эффективна во время тепловых волн и других событий с высоким спросом.

Масштаб воздействия является как символическим, так и практичным. Пол полу-гигаватт составляет чуть более 1% от общей нагрузки в Калифорнии в день тепловой волны-добычи в процентах, но жизненно важных в операционных терминах. VPP находятся в нижней части стека ресурсов, который операторы системы используют, прежде чем прибегать к обязательному сокращению, что запускает прокатывание отключений, когда предложение не может удовлетворить спрос. Другими словами, если призван VPP, окрестности останутся освещенными во время пикового спроса. В противном случае они могут испытывать перебои.

Экономический аргумент для VPP также развивается. В отличие от традиционной сети инфраструктуры, которая финансируется и поддерживается в совокупности всех налогоплательщиков, домашние батареи и подключенные устройства приобретаются в частном порядке.

Для потребителей финансовая выгода проста: они могут продавать хранимую электроэнергию обратно в сетку или зарабатывать кредиты на сокращение спроса в пиковые времена. Однако сама технология сложна. Аккумуляторы должны мгновенно общаться с системами управления полетами для реагирования на рост электроэнергии, а алгоритмы программного обеспечения прогнозируют как модели использования энергии, так и модели возобновляемой энергии.

«Это огромная проблема координации», – объясняет Ли. «Вы не просто отправляете одну батарею; вы одновременно отправляете тысячи.

«Ни один заказчик не субсидирует другого», – добавляет он. «Сами клиенты тратят доллары на установку этих технологий». Эти частные устройства теперь работают вместе, чтобы создать коллективную стоимость сетки, которая может использоваться без дополнительных затрат в счета налогоплательщиков.

Стоимость, масштаб и доступ потребителей остаются препятствиями

Гранада Хиллз, Калифорния – 4 января 2020 года: Тим МакКиббен, слева, старший установщик солнечной компании, Sunrun и установщика Aaron Newsom Установка солнечных панелей на крыше дома в Гранада -Хиллз. (Мел Мелкон / Лос -Анджелес Таймс через Getty Images)

Los Angeles Times через Getty Images

Размер домашних батарей удивительно управляемы. Powerwall’s Tesla, одна из самых популярных моделей, о высоте взрослого и плоско откладывается на стену. В то время как SunRun предлагает пакеты солнечной батареи, батареи могут хранить энергию из любого источника-мощности или мощности сетки-предоставляя больше вариантов как для пользователей, так и для операторов сетки.

Масштабирование этих систем остается следующим препятствием. Сегодня домашняя батарея стоит примерно 20 000 долларов, за исключением установки, и такое обслуживание требует профессионального техника. Ли утверждает, что для VPPS оптимизировать возобновляемую энергию Калифорнии батареи должны стать значительно дешевле. Сравнения с батареями электромобилей предполагают, что технологические достижения могут снизить затраты с течением времени, что потенциально делает хранилище дома основным и доступным устройством.

Регуляторы и группы потребителей внимательно следят за ситуацией. А Калифорнийская комиссия по коммунальным услугам осторожно оптимистично о VPP, рассматривая их как средство повышения надежности сетки. CPUC заявил, что VPP могут помочь интегрировать различные источники энергии, что делает сетку более гибкой и устойчивой. Группы потребителей находятся на борту, но они хотят убедиться, что каждый может участвовать и получить преимущества программ VPP, не платя слишком много.

В то время как литий-ионные батареи показывают обещание, есть еще некоторые проблемы, которые нужно преодолеть. У них ограниченная емкость, и многие люди все еще должны участвовать, если мы хотим масштабировать виртуальные электростанции в соответствии с силой традиционного поколения. Кроме того, подключение их к существующим коммунальным системам может быть сложным.

«Наши системы управления изначально не были разработаны для двустороннего энергетического потока в этом масштабе. Мы должны были обновить программное обеспечение и инфраструктуру связи для управления тысячами распределенных активов»,-отмечает PG & E LI.

Эксперимент Калифорнии с виртуальными электростанциями – это больше, чем просто технические упражнения; Это отражает более широкий сдвиг в сторону сетки с возобновляемыми источниками. Используя частные батареи, интеллектуальные устройства и координированные системы управления, штат пытается поддерживать баланс, надежность и устойчивость в сетке, где модели спроса и предложения больше не следуют традиционным тенденциям.

Уроки выходят за пределы Золотого Стэйта. Поскольку другие штаты и нации увеличивают солнечную и ветряную мощность, они столкнутся с теми же проблемами и возможностями, с которыми сталкивается Калифорния сегодня. Действительно, коммунальные услуги в 34 штатах и Пуэрто -Рико запустили или расширили программы VPP.

Американская сетка находится в точке перегиба. Это требует гибкости, надежности и устойчивости. Если Калифорния преуспеет, она не будет просто держать свои собственные огни. Это может привести к тому, что модель для чистой, надежной силы – та, которую глобальное сообщество может вскоре принять.