Kalifornia może niezawodnie osiągnąć 85% czystej energii do 2030 r. bez ryzyka przestojów – w drodze do 100% czystej sieci

Kryzysy energetyczne podczas fal upałów w Kalifornii w sierpniu 2020 r. wywołały pytania o to, jak niezawodna sieć stanowa będzie na drodze do celu 100% czystej energii do 2045 r.

Ale nowe badania dostarczają jasnych odpowiedzi: Kalifornia może niezawodnie osiągnąć 85% czystą sieć elektryczną do 2030 roku ze zróżnicowaną mieszanką odnawialnych źródeł energii i baterii, elastycznym popytem, ​​handlem z sąsiednimi państwami i niektórymi istniejącymi elektrowniami – przy wielu założeniach rozbudowy i możliwych przyszłych warunkach. Okazuje się, że czystsza siatka jest bardziej niezawodna.

Stanowe organy regulacyjne i wybierani urzędnicy mogą osiągnąć ten ważny krok w kierunku 100% czystej energii w przyszłości państwa poprzez działania polityczne, które przyspieszają wdrażanie zróżnicowanej czystej energii, zmniejszają zależność od wytwarzania gazu, zachęcają zasoby po stronie popytu i poprawiają regionalną koordynację handlu energią elektryczną z sąsiednimi państwami.

Zasady, aby iść do przodu

Kalifornia jest międzynarodowym liderem w zmniejszaniu zanieczyszczenia gazami cieplarnianymi, zapewniając jednocześnie coraz czystszą energię dla dużej i zróżnicowanej populacji użytkowników energii elektrycznej – 40 milionów ludzi i 5 na świecie^th największa gospodarka. Środki efektywności energetycznej przez wiele lat utrzymywały całkowite zużycie energii w stanie na stałym poziomie, podczas gdy seria jest coraz bardziej ambitna odnawialne standardy portfela doprowadziły do ​​szybkiego przyjęcia dostaw czystej energii ze źródeł odnawialnych, takich jak wiatr i słońce.

Ambicje regulatorów stanowych spotkały się z nowym impulsem. California Public Utility Commission (CPUC) niedawno wydała zamówienia na nowe czyste zasoby i zatwierdziła nowy preferowany plan systemowy dla swoich dostawców energii dążących do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych do 38 milionów ton metrycznych (MMT) do 2030 r. i 35 MMT do 2032 r., tworząc do 86 r. wytwarzanie energii bezemisyjnej w 2032%.

Ale nawet przy tych zwiększonych ambicjach Kalifornia musi zrobić więcej, aby osiągnąć swoje cele w zakresie niezawodnej, bezemisyjnej przyszłości. nowy raport techniczny z Telos Energy i GridLab oraz towarzyszące raport polityczny Energy Innovation opisuje, w jaki sposób państwo może sprostać temu wyzwaniu.

Nowatorskie podejście

Raport techniczny zawiera nowatorską metodologię, która ma pomóc decydentom w szybkiej ocenie wielu przyszłych portfeli zasobów i założeń w celu zabezpieczenia przyszłej sieci czystej energii. Uwzględniając scenariusze i wskaźniki wrażliwości, które badają niezawodność przy użyciu szczegółów, takich jak godzinowe dane dotyczące wiatru i słońca dopasowane do godzinnych danych dotyczących zapotrzebowania przez osiem możliwych lat w zachodnich Stanach Zjednoczonych, twórcy modeli mogą relatywnie szybko i niskim kosztem porównywać korzyści płynące z różnych portfeli zasobów.

Decydenci polityczni mogą następnie zobaczyć, w jaki sposób każdy portfel najefektywniej wykorzystuje swój 75% udział w zasobach odnawialnych w różnych latach: minimalizowanie takich rzeczy, jak straty baterii w obie strony, skoncentrowane wykorzystanie krajowych zasobów gazu i nadmierna zależność od sąsiadów, gdy regiony popyt jest wysoki.

Raport techniczny modeluje również kluczowe „warunki skrajne”, które mogą zagrozić niezawodności, takie jak niski poziom energii wodnej z powodu suszy, ograniczenia importowe, wycofanie elektrowni gazowych, wycofanie elektrowni węglowych w sąsiednich stanach, i stwierdzono, że każdy portfel 85% czystej energii elektrycznej jest niezawodny. W szczególności modelarze przeprowadzili symulację upałów, które spowodowały przerwy w dostawie prądu w sierpniu 2020 r.

Optymalizacja pod kątem ambitnego harmonogramu wdrożenia

To nowatorskie podejście jest szczególnie istotne, gdy weźmie się pod uwagę pionierskie przyspieszenie w rozwoju czystej energii, które jest potrzebne, aby państwo osiągnęło lub przekroczyło 80% roczny cel czystej energii do 2030 r. Modelowanie różnych portfeli pozwala decydentom rozważyć ważne kompromisy — takie jak niezawodność, jaką odgrywa przechowywanie baterii , gaz i import dostarczają do systemu opartego głównie na energii słonecznej i wiatrowej oraz jak to się zmieni, gdy do portfela zostaną dodane bardziej spójne zasoby, takie jak geotermia i morska energia wiatrowa.

Badanie niezawodności różnych portfeli zasobów pod kątem kluczowych czynników stresogennych umożliwia wydajniejsze udzielanie zamówień po tym, jak proponowane portfele przeszły przez wszystkie obwody regulacyjne.

Dobry przykład: przedstawione powyżej portfolio „Różnorodność zasobów” w raporcie technicznym zmniejsza potrzebę budowy jak największej liczby farm słonecznych i wiatrowych na lądzie, ogranicza straty energii w obie strony z cyklicznego przechowywania akumulatorów i w mniejszym stopniu polega na elektrowniach zasilanych paliwami kopalnymi, jeśli chodzi o niezawodność. Czyni to poprzez włączenie znacznych nowych morskich źródeł wiatrowych i geotermalnych, które wytwarzają energię w bardziej spójny sposób i uzupełniają inne odnawialne źródła energii, ale za wyższą cenę. Dodanie znacznej odpowiedzi popytu do tego miksu równoważy duże potrzeby w zakresie przechowywania baterii. Modelowanie GridLab i Telos podkreśla pozakosztowe korzyści płynące z dywersyfikacji zasobów i może być cennym narzędziem dla wszystkich państw dążących do osiągnięcia celów w zakresie czystej energii elektrycznej.

Jak kalifornijskie agencje energetyczne i jej operator sieci CAISO kontynuować wdrażanie program polityki państwa w zakresie czystej energii, powinni uwzględnić nowatorskie podejście raportu technicznego do oceny szerszego zestawu portfeli, kontynuując ścisłą współpracę w zakresie niezawodności i zamówień, którą wykazywali od fal upałów w sierpniu 2020 r.

Konkretne wysiłki mające na celu zaplanowanie przyszłego wdrożenia morskiej energii wiatrowej i bezpośrednie upoważnienie do zakupu bardziej zróżnicowanych zasobów wytwórczych, takich jak czyste odnawialne źródła energii (zazwyczaj geotermalne) i długoterminowe magazynowanie, mogą być przydatne, ale raporty wskazują, w jaki sposób można to zrobić bardziej organicznie i przejrzyście. Ten rodzaj analizy uzupełniłby najnowsze wyniki CPUC zwiększone ambicje w planowaniu zasobów i nowym dalekowzrocznym CAISO 20-letnia perspektywa transmisji.

Bardziej sprawiedliwa przyszłość dzięki czystszej sieci

Sprawiedliwe przejście na czystą energię elektryczną zależy od inwestowania i tworzenia ekonomicznie opłacalnych rynków portfele czystej energii które pomagają wycofać jednostki gazu ziemnego, szkodząc najbardziej zanieczyszczonym społecznościom Kalifornii. Sprawiedliwa transformacja dla społeczności dotkniętych kryzysem obejmuje również zwiększanie odporności społeczności, budowanie czystych zasobów przynoszących korzyści w postaci miejsc pracy i korzyści ekonomicznych oraz korzystanie z lokalnych konsultacji przy wyborze nowych inwestycji.

Wiele scenariuszy badania technicznego wykazało, że sieć stanowa byłaby niezawodna nawet po wycofaniu 11.5 gigawatów (GW), czyli około jednej trzeciej istniejącej pojemności gazowej Kalifornii. Chociaż wykracza to poza zakres badania technicznego, towarzyszący raport dotyczący polityki zaleca priorytetowe traktowanie wycofujących się elektrowni gazowych zlokalizowanych w pobliżu lub w społecznościach w niekorzystnej sytuacji nie później niż do 2030 r., przy jednoczesnym jak najszybszym wyeliminowaniu zależności państwa od gazu. Niektóre agencje, w tym CPUC, poczyniły pewne postępy w zakresie integracji i sprawiedliwości środowiskowej, ale utknęły w martwym punkcie próby wycofania gazu pokazać, że jest jeszcze wiele do zrobienia.

Agencje stanowe i decydenci muszą skupić się na pierwotnych przyczynach ciągłego używania gazu ziemnego w Kalifornii i opracować plan jego stopniowego wycofywania. Wiąże się to z ponownym zbadaniem, w jaki sposób nowe portfele czystej energii i wykorzystanie zasobów po stronie popytu mogłyby zastąpić gaz ziemny, zapewniając niezawodność na poziomie systemowym i lokalnym.

Planiści powinni podwoić różnorodność zasobów

Korzystając ze spostrzeżeń z badania technicznego, raport dotyczący polityki pokazuje, w jaki sposób bardziej zróżnicowany zestaw czystych zasobów może zapewnić jeszcze bardziej znaczące korzyści szybko zmieniającej się sieci energetycznej stanu. Korzyści te obejmują mniejsze potrzeby w zakresie użytkowania gruntów i przesyłu, zwiększoną wykonalność osiągnięcia celów w zakresie czystej energii elektrycznej, mniejszy wpływ na społeczności znajdujące się w niekorzystnej sytuacji oraz zwiększoną odporność.

Różnorodność zasobów może przybierać różne formy: zasoby dostaw (np. morska energia wiatrowa, energia geotermalna lub rozproszona energia słoneczna), lokalizacja zasobów (różne lokalizacje mogą zapewniać uzupełniające się profile), elastyczność popytu i ściślejsza koordynacja z sąsiednimi państwami. Badanie techniczne pokazuje, że importowana energia od tych sąsiadów często odgrywa kluczową rolę w równoważeniu sieci. Biorąc pod uwagę wyniki badania, że ​​rezerwy mocy są dostępne na całym Zachodzie, gdy Kalifornia tego potrzebuje, ściślejsza koordynacja pozwoli Kalifornii z większą pewnością polegać na swoich sąsiadach.

Przyspieszona transformacja Kalifornii na czystą energię jest szansą

Posuwanie się do przodu w transformacji czystej energii w Kalifornii zapewnia wiele wyzwań, aby nadal świecić światłem, takich jak budowanie nowej infrastruktury, głębsza współpraca z konsumentami energii elektrycznej w celu odblokowania rozproszonych zasobów oraz zrozumienie konsekwencji polegania na nowych zasobach, takich jak baterie, które zapewniają moc w mgnieniu oka, ale trzeba ją naładować.

Jednak ta transformacja oferuje również niesamowite możliwości dzięki inteligentniejszemu planowaniu i polityce, takie jak walka ze zmianami klimatycznymi, poprawa jakości powietrza w społecznościach w niekorzystnej sytuacji, przyjęcie nowatorskich podejść do oceny najskuteczniejszej kombinacji czystych zasobów energii elektrycznej, stworzenie areny dla rozkwitu wszelkiego rodzaju innowacji technologicznych oraz zbudowanie bardziej odpornej sieci, która będzie wzorem dla innych stanów i krajów.