2025美国电力负荷预测监管解决方案研究报告

监管解决方案以实现大型负载的更好预测 作者和致谢 作者 Jeffrey Sward Lauren Shwisberg Katerina Stephan Jacob Becker 所有作者均来自RMI，除非另有说明。 联系人 Jeffrey Sward,jsward@rmi.org劳伦·舒瓦茨伯格,lshwisberg@rmi.org 版权与引用 杰弗里·斯沃德，劳伦·舒维伯格，卡捷琳娜·斯蒂凡，以及雅各布·贝克。看看这个：为大型负载实现更好预测的可监管解决方案RMI, 2025,https://rmi.org/insight/get-a-load-of-this. RMI重视合作，并旨在通过分享知识和洞察力来加速能源转型。因此，我们允许有兴趣的各方通过Creative Commons CC BY-SA 4.0许可引用、分享和引用我们的工作。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/。 所有使用的图片均来自iStock.com，除非另有说明。 致谢 作者们愿对下列个人表示感谢，他们作为审稿人为本研究做出了贡献： 马迪逊·博尔顿，俄勒冈州公共事业委员会爱德华·伯吉斯，当前能源集团本·迪奇曼，乔治亚公共服务委员会Mark Dyson,RMI泰勒·菲特，RMI安森·贾斯蒂，马里兰州公共服务委员会泰勒·麦克纳尔，GridLab史蒂夫·奥莱亚，亚利桑那州公司委员会玛丽亚·鲁姆帕尼，当前能源集团 此外，作者们想对参与第二次监管协作的教职员工和公共事业委员会工作人员表示感谢（。监管实验室) 群体，对潜在负荷增长的短期应对措施。尽管本报告的大部分内容受到了该群体中展示、对话和讨论的启发，但本报告 solely（仅）是作者的责任，并不反映参与者的观点或其所在组织的观点。 关于RMI RMI是一家独立的非营利组织，成立于1982年，原名洛基山研究所，通过市场驱动的解决方案来转型全球能源系统，以与1.5°C的未来保持一致，并为所有人确保一个清洁、繁荣、零碳的未来。我们在世界上最重要的地理区域开展工作，并与企业、政策制定者、社区和非政府组织合作，以确定和扩大能源系统干预措施，到2030年至少减少50%的气候污染。RMI在科罗拉多州的巴斯尔和博尔德、纽约市、加利福尼亚州的奥克兰、华盛顿特区、尼日利亚的阿布贾和北京设有办公室。 目录 负载正在增长，预测的增长速度更快……10执行摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5监管机构必须寻求减轻预测过低和预测过高风险。15 历史预测过度………………………………………………15 预测不足和预测过度的风险以及缓解这些风险的机遇……………17 负荷特性对预测至关重要…………… 18 旧、新与复苏——深入探讨大型电力负荷终端用途…………………20 2022数据中心………………………………………………………工业负荷和制造业…………………………………………… 负荷预测最佳实践…………………23 案例研究：预测大量负载的新兴实践 . . . 25 案例研究：乔治亚电力公司………………………………………………………………………………27案例研究：弗吉尼亚州的Dominion Energy诉讼程序…………………25案例研究：北卡罗来纳州杜克能源公司流程... ... ... ... ... ... ... ... 26 监管机构可采取的措施以提高预测能力……………29 彻底：确保负荷预测精确反映新负荷驱动器的独特特征。. . 30 最新：增加更新负荷预测和更新负荷预测过程的频率。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 已验证：使负荷预测数据和流程对其他利益相关者可见，并创造问责机会……………………………………………32 在预测不确定下的投资决策……35 脚注……………………………………………40结论………．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37附录：负荷预测的发现性问题…… 38 执行摘要 在美国，经过几十年的增长停滞，电力需求或负荷已开始增长。覆盖美国客户48%销售的公用事业综合资源计划（IRPs）预计从2023年至2035年负荷将增长20%，公用事业公司继续上调其负荷预测（见展品ES1）。 展品 ES1 需求量（十亿千瓦时 [MWh]） 负荷预测是指预测负荷何时、何地以及以何种规模出现以及其运行方式的过程。本报告主要关注长期（10年以上）预测，这是公用事业规划所使用的。长期负荷预测是公用事业投资计划的基础。展品ES1中的IRP预测是2023年至2035年间数十亿美元投资计划的基础，包括260吉瓦（GW）的风能和太阳能增加、84吉瓦的天然气增加和74吉瓦的煤炭退役，这些均需经过监管审批。 提高负荷预测可以带来两大主要益处。它包括： •降低可负担性和可靠性风险。良好的预测是管理系统性预测误差主要风险的防御第一线。客户可负担性是过度预测的主要风险，而可靠性是预测不足的主要风险。 •创建一个机会，以考虑所有可用的投资选项。当公用事业公司因预测不足或过高而措手不及时，投资选项变得更加反应性和有限。 鉴于它们相对于现有系统的快速增长和巨大产能，新大型负载（例如，数据中心、先进制造、重型运输、工业电气化）具有独特的特征，这些特征应在现代预测过程中得到体现：它们的负载形状、预测不确定性、灵活性潜力和飞行风险（见展品ES2）。 关键特征如何负载类型对电网的影响可能存在显著差异。显著变化 预报员可以在不考虑即将到来的负荷特性的情况下，应用几种最佳实践来提高预测准确性： •采用基于场景或随机负荷预测方法，以更好地理解可能的未来范围并识别主要的不确定性来源，而不是仅依赖单一预测来确保准确性。 •将终端使用预测与计量经济学预测相结合，根据经济整体趋势和历史数据调整预测。这有助于更充分地捕捉尚未达到市场饱和或与典型宏观经济指标（例如，电动汽车[EV]采用）不相关的负载的采用和运营情况。 •确保在规划过程中始终一致地使用负荷预测，以便不同过程中的决策基于相同的基本数据和假设。 新的大型负载集成到预测中的方法尚处于初级阶段，例如在预测快速增长区域的例子，如佐治亚州、北卡罗来纳州和弗吉尼亚州。新的大型负载加剧了三个主要的预测挑战，如展品ES3所示。 当公用事业公司和电网运营商制定预测时，监管机构在以下三个方面发挥着至关重要的角色：预测：（1）建立预测指南，（2）审查和批准公用事业预测，（3）最终批准或否决基于预测所做的投资的成本回收。 监管部门可以采取多种措施，以使预测与展示ES4中的目标保持一致。这些措施是基于与监管部门、行业专家和RMI的第二轮监管合作（监管实验室) 群体。我：i 即使采用了最佳实践，所有预测仍然存在不确定性。然而，随着负荷增长预计会迅速增加，公用事业和委员会必须在显著的预测不确定性下做出决策。监管机构可以完善其决策工具箱以减轻预测不确定性的风险。他们可以： •优先考虑“最小遗憾”的资本投资，包括目前快速、经济实惠和灵活的投资（例如，能源效率、虚拟电厂（VPPs）、电网增强技术、改造导线和清洁再发电）以及具有鲁棒性，在广泛的可能未来情景下提供收益的投资（例如，跨区域输电）。 •利用关税设计或其他合同承诺通过实施关税结构或费率变动来分配风险并减轻不确定性，将部分风险转嫁给驱动增长的大客户。 这些行动是公用事业公司和委员会可以采取的第一步，以减轻预测的可行性和可靠性风险，但仍需进行更多研究。更多地公开和易于获取的数据，描述这些负载的开发时间线和操作模式，将提高预测准确性。新的研究可以帮助确定更好地去冲突经济总体预测和最终使用预测的方法，并提出超越计量经济学模型的新流程。尽管所有预测都是错误的，但预期负载增长规模及其潜在风险要求确保预测在指导重要的监管决策中仍然有用。 负载正在增长，预测增长速度更快。 在2022年至2024年期间，电网规划人员将五年峰值负荷预测从23吉瓦的新增负荷预计值增加到128吉瓦。1截至2024年12月，代表美国48%电力销售的公用事业IRPs预计到2035年负荷将增长20%，高于2021年1月的7%。2今天的预测正在颠倒北美电力可靠性委员会（NERC）的经典风扇。3——在预测中持续向下修订的趋势得以扭转的情况下，公用事业公司目前正持续对预测进行向上修订（见图1）。 展览1 需求量（十亿千瓦时 [MWh]） 从住宅消费者到公司，各规模的电力使用者都在寻求连接配电和输电网络，从而推动预测中的负荷增长。图2展示了系统各层面负荷增长的可能影响。在输电系统中，负荷增长的主要驱动因素包括新的制造业、工业和数据中心设施，以及大型电动汽车充电基础设施。在配电系统中，电动汽车充电和电气化供暖正成为新的需求和资源。为了支持这些分散的终端用途，必须部署更大规模的广泛基础设施升级。考虑到与传统的终端用途相比，许多新终端用途具有独特的特点，因此，预测方法必须进步，以便让电业规划者能保持电网可靠性并降低成本。 多种类型的负荷增长驱动因素在全国的电力计划中显现，如表3所示。4在近期，数据中心和先进制造业是美国东南部、锈带地区以及众多技术中心的增长最大动力。它们的大负荷给公用事业公司和电网运营商带来了独特的预测挑战。 预测电量是一种对将要形成的电能需求及其运行的预期、时段以及规模的计算过程。公用事业单位通常会在多个时间尺度上为诸多目的制定预测方案。这些预测方案的范围从日常运营预测到季度销售预测，再到长达10至20年的长期规划预测。 本报告主要关注长期预测，这是公用事业公司用于规划的依据。长期负荷预测构成了资源计划的基础，这些计划最终证明了对公用事业基础设施投资的合理性，并影响了电力服务的质量——也就是说，能够在公平的价格下为所有客户提供可靠的能源、容量和电网服务的能力。公用事业公司试图预测其客户群体的电力需求，包括总能耗和尖峰负荷，这些客户群体传统上是住宅、商业和工业。除了证明首选的新发电资源组合的合理性外，长期负荷预测还提供了重组状态下公用事业市场需求、输电系统升级、区域输电升级和资源充足建模（参见图4）的信息。此外，单个公用事业公司的负荷预测通常会被纳入区域输电组织负荷预测中，该预测评估了大量系统输电升级和跨区域输电的需求。 展示4负荷预测影响关键监管程序；然而，最终的投资决策必须通过监管过滤。 RMI 图形 精确、频繁且负责任的负荷预测是减轻大型负荷增加带来的关键风险的第一道防线：可行性和可靠性。预测被用于证明数十亿美元的投资合理性。截至2024年12月，美国公用事业资源计划已提出在2023年至2035年之间增加2.6万吉瓦的风能和太阳能，增加8.4万吉瓦的天然气，以及退役7.4万吉瓦的煤炭。5此外，埃迪森电气研究院预测，到2024年，仅2025年一年，美国投资者所有的公用事业公司将实现创纪录的1682亿美元资本支出。6 尽管这些投资已经进行，但以下因素促使更新预测流程：与监管程序的速度相比，企业希望互联新负荷的速度，与现有公用事业服务相比，这些负荷的规模，它们时间上的不确定性，以及它们的运营特性。虽然先进的预测实践已经为较小的分布式负荷开始形成，但新兴的大负荷驱动因素尚未被系统地整合到许多公用事业计划中。7备用的互联队列、拥挤的传输系统和越来越频繁且严重的极端天气事件进一步加剧了可靠性风险，因为负荷增长和退役威胁可能超过新电源的部署。 提高大负荷预测的准确性可以拓宽公用事业和监管机构在满足负荷需求时可能考虑的选项集。当公用事业因新负荷而措手不及时，可供选择的方案就会受限。2024年全年，这一点已经变得清晰：预测的负荷增长目前导致公用事业承诺采取快速或熟悉的选项，例如推迟退役和新天然气提案。这些解决方案正在推高前瞻性排放估计，增加对燃料成本风险的暴露，并