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随着加州准备制定立法,强制要求到 2030 年该州一半的电力来自可再生能源,电网运营商已经开始为日益增长的太阳能使用可能对该州电网产生的影响做准备。使用像太阳能这样仅在白天产生能量的技术来提供该州的大部分电力,可能会扰乱该州电网和电力市场的通常动态。然而,电网运营商已经制定了使太阳能整合更容易的策略,包括一项首创的提案,即在白天(太阳能最充足的时候)降低电价。
尽管传统观念认为,加州电网运营商对太阳能的担忧并非源于其输出会因云层或其他形式的遮挡而快速且意外地变化。随着越来越多的太阳能发电场或屋顶太阳能阵列相互连接,太阳能电池板的功率输出的快速波动往往会自行平均,如下图所示。

通过大气辐射测量 (ARM) 计划收集的数据显示,即使仅组合 20 个位置,在整个公用事业区域聚合太阳能资源也可以显着减少功率输出的逐秒变化。(来源:Perez 等人,2009)
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由于成千上万个屋顶和公用事业规模的太阳能阵列正在接入加州电网,并在任何给定时间相互平均,因此电网运营商并不十分担心太阳能输出的快速波动。相反,他们担心的是,该州的传统发电厂将无法足够快地开启和关闭,以补偿太阳每天随着太阳升起和落下而出现的较慢的钟形变化。在其现在著名的“鸭子曲线”中,加州电网运营商预测了太阳能产量增加将如何影响一天中的净负荷(电力负荷减去可再生能源产量),并发现净负荷可能会从今天的基本平稳过渡到未来的高度可变。

加州电网运营商 (CAISO) 预测,为满足现有的 2020 年可再生能源投资组合标准所需的太阳能增长将导致一天中段太阳能“过剩”,并且在傍晚时分,传统发电厂的电力需求迅速增加。(来源:CAISO)
为了补偿太阳能的电力供应变化,电网运营商提出了新的时变电价,以鼓励在太阳能最充足时使用电力,这标志着电价用来影响客户需求的方式发生了转变:
从历史上看,时变定价侧重于“高峰”时期,即电力供应稀缺的时候。关键峰值定价向客户发出更高的能源价格信号,鼓励他们在这些时段节约能源,从而避免投资额外发电并有助于降低电力成本。现在,在这个可再生能源电力充足的时代,我们需要提醒客户注意不仅供应受限的时候,而且供应过剩的时候,以鼓励消费者利用低成本电力。
新提出的费率将在大多数周末的上午 10 点至下午 4 点以及 3 月和 4 月的平日,为客户提供显着较低的“超低峰”电价。为了补偿这些超低峰时段提供的低价,在 7 月和 8 月的平日下午 4 点至晚上 9 点(由于空调使用增加,电力需求达到峰值时),将向客户收取显着更高的“超高峰”费率。在这些“超”高峰和低谷时段之外,客户将在指定的“高峰”和“低谷”时段被收取更典型的电价。

加州电网运营商提出了新的时变电价,以鼓励在太阳能最充足时使用电力。(来源:CAISO)
希望拟议的费率结构能够激励客户将电力需求从晚上转移到中午,届时将有大量低成本太阳能电力可用。通过这样做,该费率可以帮助加州减少未来对备用化石燃料发电厂或昂贵的储能的需求。
新提出的费率只是一个例子,说明如何利用市场价格信号来简化可再生能源的整合,并且可能只是加州在未来几年增加太阳能和其他形式的可再生能源利用时将看到的一系列策略和解决方案之一。当加州等开拓者向前迈进时,全国其他地区肯定会密切关注。