可更新性能报告 1.0

报告 可更新性能报告 1.0 封面:haryigit/iStock 管理总结 S 自2019年以来，EIA扩大了对美国每个平衡机构（BA）的每小时数据的收集。数据的扩展 收集要求收集每个BA产生的每小时燃料组合，使我们能够在BA级别分析间歇性的风能和太阳能中断。除此之外，ISO一直在工厂级别提供透明的定价数据，以及越来越透明的（除了一些值得注意的例外）关于风能和太阳能削减的数据。 本报告的目的是跟踪清洁能源向能源组合的渗透，特别是风能，太阳能，水力和核能。除了清洁能源渗透之外，我们还通过三种关键方式探索间歇性风能和太阳能的表现：削减，主要市场中心的负定价水平，以及最终在各个ISO地区经历的为期一天或更多的停电。 ThereportisstructuredtoprovideanationaloverviewwithselectedhighlevelconclusionsandrecommendationsfollowedbyregionaldetailsoftheISO.Ourconcludingisthat100%renewableisimpossibleinmanypartsofthe 因此，我们考虑其他低碳到零碳技术，以补充可再生能源并扩大电网的能力。 我们希望您发现这份就职报告内容丰富，发人深省。 2罗兰贝格|2023年可再生性能报告 快速事实 Contents 该国大多数地区的清洁能源渗透率接近50％。 在过去的5年里，太阳能和风能已经达到了200%。 Page 4 1 Introduction 5 2 国家可再生性能摘要 11 3 加利福尼亚州地区 14 4 ERCOT地区 18 5 MISO地区 22 6 SPP地区 26 7 PJM地区 30 8 NYISO地区 34 9 ISO-NE地区 38 10 Conclusion 40%增长分别。 Renewables 当前3键挑战 到网格：过度 缩减，负 市场定价和长 的时期停电。 1 Introduction 美国知名度最高和规模最大的BA是集成系统运营商（ISO）和区域传输运营商（RTO）。ISO和RTO以外的BA也报告。对于本报告，我们采用了EIA-930地区，除了东南部，我们将包括杜克，TVA，南方公司和FPL在内的几个EIA-930地区整合到一个大地区。不幸的是，一些BA没有报告与ISO/RTO相同的细节。即使是ISO-NE和NYISO也没有将太阳能作为能源组合的单独组成部分。因此，我们限制了对该国非ISO/RTO部分的分析。.A Thepurposeofthisreportistotrackthepenetrationofcleanenergyresourcesintotheenergymix–specificallywind,solar,hydroandnuclear.Inadditiontopenetration,weexcloretheperformanceofwindandsolar,bothbatternatingres •Operations:削减可再生资源（如数据允许） •市场:可再生能源对市场定价的影响 •可用性:可再生中断发生的频率、持续时间和时间 AEIA-930从美国每个平衡机构收集每小时的需求和能源组合 ISO-NE MISO NYISO PJM CAISO SPP ERCOT ERCOT德克萨斯州电力可靠性委员会CAISO加州独立系统运营商 ；SPP西南电力池； MISO中西部独立系统运营商； PJM原宾夕法尼亚州泽西岛马里兰电力池； NYISO纽约独立系统运营商； ISO-NEISO新英格兰 来源：EIA-930，罗兰贝格 2 国家可再生性能摘要 美国的产能与能量混合演化 间歇性的、依赖于天气的可再生能源发电技术的容量因素远低于通常观察到的可调度资源。美国可再生能源的容量和能源混合贡献之间的差异强调了这一现实。 我们看到容量和能源组合数据的几个趋势。太阳能在美国经历了最大的百分比增长，从2019年到2023年，产能和能源 贡献都增长了200%以上。风它比太阳能成熟一些，但从2019年到2023年，容量和能源贡献继续以大约40%的速度快速增长 。天然气hasgrowslowlyinthecapacitymix,butmuchfastersintheenergymix,indicatingashifttowardshigherutilizationoftheinstalledcapacitybasetocompensateforrenewablehatternallyandcoalretirement.Conversly,煤炭hasdeclinedmorerapidlyinenergycontributionthancapacity,implyingadeclinationinutilizationofachracinginstallationcapacitybase.Morepersonally,therehasbeenanenergydeclineinselectzero-carbonresourcessuchashydroand核至关重要的是，水电和核能的下降在很大程度上抵消了2019-2023年风能和太阳能的增长。 还有电池存储容量从2019年的几乎为零增长到2023年的几乎15GW。但是，电池存储仅提供容量而不提供能量。实际上，根据系统往返效率，这些系统是能源的净消耗者。B 到2023年，几个地区的清洁能源接近或超过了50%，但有明显的例外。C 2023年美国的关税和负面定价 Theincreasedshareofwindandsolarintheenergymixhasledtoissuesonthegrid.Curtailmenthasincreasedpenterlyinparallywithrenewablepenetration.Theaggregatereportedcurtailmentin2023wascloseto25TWh. 一个问题是巨大的，如果它摆在我们面前没有解决，我们看到了一些方法 向前迈进。” 理查德·费曼，理论物理学家 B产能增长超过能源增长3倍以上 1.1 1.2 1.2 1.2 18% 20% 13% 0.04 0.11 15% 17% 0.05 0.06 0.07 0.12 0.14 0.14 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 27% 0.10 0.0028% 0.10 0.0029% 0.10 0.01 29% 0.10 30% 0.01 0.10 0.01 0.55 0.55 0.56 0.56 0.57 0.24 0.23 0.23 0.21 0.20 29 20 21 22 23 容量增长['000TW] Renewables 清洁 复合年增长率 1.2 1.7% 0.09 23.0% 0.15 8.9% -0.7% 0.0% 85.0% 0.9% 02 02 02 02 01 -4.7% 能源增长[TWh] 可再生能源9% 清洁38% 3.9 0.06 0.29 0.84 0.29 1.45 0.94 11% 40% 3.7 0.08 0.33 0.79 0.28 1.49 0.77 12% 39% 3.9 0.10 0.38 0.78 0.26 1.44 0.90 4 .0 14% 40% 0.13 0.44 0.77 0.26 1.54 0.85 4 .0 14% 40% 0.15 0.42 0.77 0.25 1.66 0.69 复合年增长率 0.5% 24.0% 9.3% -2.0% -3.7% 3.5% -7.4% 0.010.010.030.03 20192020202120222023 0.0110.0% 立交桥煤炭储能 气体Hydro核 风太阳能 资料来源：EIA-930，标准普尔全球，罗兰贝格 选择可再生母线超过25%的时间价格低于零。 缺乏传输和由此造成的拥堵是这些运营和市场问题的主要原因。D 2023年跨美国的可更新出口天数 不可否认的是，可再生资源经历了许多天的中断，以及连续多天的几次中断。 当一个人从落基山脉向东移动时，风力表现恶化，最终导致大西洋中部和东北部各州的表现不佳。此外，风力中断是一种“超区域”现象-当风力输出在广泛的地理区域内发生时。尽管在MISO和SPP中，风的渗透率大且分布良好，但这些地区仍然经历了频繁的一天中断和持续多天的几次中断。 相比之下，太阳能中断似乎是一个更局部的现象。CAISO和ERCOT的太阳能车队规模很大，有些集中，但中断天数很少。从性能数据中可以明显看出，资产的地理分布缓解了太阳能中断的痛苦。 在随后的详细分析中会清楚的是，电网上的许多位置都没有为可再生能源的高渗透率做好准备。因此，清洁能源替代方案和新的电网能力对于这些地区适应可再生能源和实现零碳目标是必要的。E C几个地区正在接近50%的清洁能源，但有明显的例外 2023年能源，按资源，按地区划分[%] 31% 7% 15% 1% 14% 27% 4% 4%5% 1%5% 4% 1% 4% 19% 21% 36% 24% 13% 24% 8% 34% 30% 2% 8% 9% 46% 6% 4% 40% 23% 10% 39% 15% 48% 41% 2% 38%50% 27% 45% 44% 60% 49% 52% 27% 32% 15% 15% 1%1% SPPERCOTMISOCAISONYISOISO-NEPJM 可再生能源36% 清洁 立交桥煤炭储能气体Hydro核风太阳能 来源：EIA-930，罗兰贝格 D我们看到越来越多的运营和市场影响 削减[TWh] 11.5 太阳能 0.04 6.7 风 11.4 1.8 3.5 2.9 4.9 2.7 0.1 0.2 不不 报告报告 ERCOT MISO CAISO NYISO ISO-NE PJM 5.8% 0.0% 6.4% 0.0% n/a n/a 4.5% 3.7% 1.0% 2.9% n/a n/a SPP 产量缩减百分比 太阳能6.4% 风力11.0% 每个地区的最高负定价中心[低于0.0美元/MWh的%小时数] 14.4 9.9 5.3 4.0 4.2 0.9 16.9 SPPERCOTMISOCAISONYISOISO-NEPJM 资料来源：EIA-930，标准普尔全球，罗兰贝格 E停电发生的频率和持续时间比许多人承认的要长。1 按能源和地区划分的停电情况，2023年[#天] 2 71 67 60 47 35 40 82 太阳能 35 17 4 32 20 风 13 12 8485 SPPERCOTMISOCAISONYISO2ISO-NE1PJM 1风力中断由车队每日容量系数<10%定义，太阳能中断由车队每日容量系数<5%定义；2ISO-NE和NYISO不通过EIA-930报告太阳能输出 资料来源：EIA-930，标准普尔全球，罗兰贝格 零碳网格配置就在拐角处 理查德·费曼说：“不管你的想法有多漂亮，或者你有多聪明，如果它与当地的事实不符，那就是错误的。“关于可再生能源，事实表明，在美国的许多地方-乃至世界范围内，仅靠风能和太阳能无法完成零碳工作。我们认为风能和太阳能的三个补充对于实现零碳目标至关重要。.F F2030年代和我们的零碳网格愿望就在眼前 灵活性 我们需要向电网引入技术，这些技术可以在廉价时吸收多余的可再生能源，并在稀缺时重新注入 氢传输核 LDES 可交付性 我们需要变速器和可靠性机器来在需要的地方提供动力，并更换 以退役煤炭和最终天然气厂为代表的辅助服务能力 可靠性机器 可预测性 我们需要按需零碳发电资产，可以抵消 可再生能源的间歇性 地热 CCUS 来