德克萨斯州准备整合更多风能和太阳能

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本月早些时候，我参加了 2016 年德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT) 市场峰会。峰会汇聚了思想领袖和利益相关者，讨论德克萨斯州电网的未来。会议上的许多讨论都围绕着德克萨斯州预计新增的太阳能和风能发电能力激增，以及随着越来越多可再生能源的加入，ERCOT 计划如何应对其电网和市场的演变。虽然德克萨斯州将在未来几年新增大量风能和太阳能发电能力，但电网运营商已做好充分准备，管理未来电网的可靠性。

更多风能在即

自 2000 年代初以来，德克萨斯州已成为全国风能领域的领导者。去年，德克萨斯州 11.7% 的电力来自风能，风能首次超过核能（提供 11.3% 的电力）。在瞬时基础上，风能在不止一次的情况下提供了约 45% 的电力。去年 12 月 20 日，风能达到峰值，占总发电量的 44.7%，并在 17 个小时内提供了约 40% 的瞬时发电量。今年 2 月 18 日，风能达到峰值，占总发电量的 45.1%，并在全天提供了约 40% 的瞬时发电量。

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德克萨斯州尚未完成增加风能的工作。未来两年，由于风力涡轮机的成本下降以及联邦风能生产税收抵免的延长（每产生千瓦时能源，风能可获得额外 2.3 美分的税收抵免），预计德克萨斯州将新增比以往任何时候都多的风能。

随着所有预计的新风能发电能力，预计德克萨斯州在可预见的未来将继续打破风能整合记录。

太阳能打入德克萨斯州市场

有史以来第一次，风能并非是未来几年德克萨斯州预计将出现显著增长的唯一可再生能源形式。由于公用事业规模太阳能发电厂的成本稳步下降以及涵盖 30% 前期投资成本的联邦投资税收抵免的延长，预计德克萨斯州将在现在到 2017 年之间新增 1,725 兆瓦的公用事业规模太阳能发电能力，这将使已安装的太阳能发电总量增加六倍以上。

德克萨斯州所有预计的太阳能装置都是太阳能发电场，使用光伏面板将阳光直接转化为电能。ERCOT 不会跟踪以屋顶光伏面板形式安装的太阳能发电量，因此安装的太阳能发电量可能比表面上看到的还要多。

面向未来的新市场设计

德克萨斯州受益于大量的灵活天然气发电厂，这些发电厂能够相对容易地平衡风能和太阳能的输出与电网的其余部分。然而，随着风能和太阳能发电能力的增加，实时可用的灵活发电量将越来越少，以弥补风能和太阳能引入的额外间歇性。

幸运的是，ERCOT 已经在进行一项重大的电力市场重新设计，以确保即使风能和太阳能在总发电量中所占比例越来越大，也能保证电力可靠性。

为了保证电网的可靠运行，必须实时完美平衡电力供应与需求。如今，这种平衡由灵活的发电厂来维持，这些发电厂提供“辅助服务”，指的是电网运营商为维持电力可靠性而采购的一系列服务。ERCOT 的辅助服务包括“调节”（发电厂调整其输出以维持供需之间每秒的平衡）、“响应性储备”（正在运转并准备在发生意外情况下供电的发电厂）和“非旋转储备”（离线但准备在需要时启动的发电厂）。所有这些服务都在市场上采购，并且是我们为电力支付的总成本的一部分。

从 2013 年发布的概念文件开始，ERCOT 提出了一项新设计的辅助服务市场，该市场能够更好地应对太阳能和风能间歇性的上升，因为传统发电量在总发电量中所占比例越来越小。新设计提出将传统上由化石发电厂提供的平衡服务分解为单独的服务，这些服务更能充分满足高可再生能源电网的需求，并且与储能等新的电网平衡技术兼容。

新设计的辅助服务市场不仅有助于整合风能和太阳能，而且通过将传统的辅助服务分解为组成部分，使电力市场在整体上更具经济效率。布拉特尔集团（被广泛认为是电力市场领域的思想领袖）的独立分析发现，ERCOT 提出的未来辅助服务市场将在未来十年内节省 1.37 亿美元的成本，是预计的 1,200 万至 1,500 万美元实施成本的十倍。

德克萨斯州准备引领潮流

随着大量太阳能和风能的出现，以及正在进行中的新电力市场设计，德克萨斯州准备继续发挥其在可再生能源与电网整合方面的领导作用。考虑到该州与联邦政府就环境法规频繁进行的法律斗争，这可能会令人感到惊讶。这恰恰表明，即使当地政府反对任何形式的二氧化碳法规，竞争市场的技术中立性如何能够推动可再生能源的发展。

议程图片：德克萨斯州马匹洼地风电场；来源：Flickr 创意共享。