加州电力系统结构主要包括CAISO作为独立系统运营商,负责电网调度和批发市场运营;输电与配网由多个独立实体投资、升级与维护;公用事业公司主导传统与混合发电;独立发电公司通过竞争性市场向CAISO供应电力;独立储能运营商随着新能源装机占比上升,电池储能呈现爆炸式增长。
加州新能源弃电现象分为三个阶段,目前处于第三阶段,新能源发电装机超过20%,春秋两季弃电率上升。弃电以光伏为主,90%以上发生在春秋两季,主要原因是新能源发电过剩、电网阻塞和系统灵活性不足。新能源发电过剩导致供需失衡,尤其在春季午间光伏发电高峰;电网阻塞由于加州电网老化、山火频发及地理形态导致发电与用电负荷空间错位;系统灵活性不足包括可调负荷不足和系统预测误差。
缓解策略包括:储能技术,集中式电池储能快速增长,在白天充电、早晚放电,弥补电网可调负荷不足;区域电力交易,通过WEIM等跨区域市场实现供需平衡,每年为各州创造超过14亿美元价值;电网建设与技术升级,规划新建31个输电项目,总投资48亿美元,并研究电网增强技术提升传输能力;新能源制氢,利用新能源弃电生产绿氢满足RPS配额,极大提升新能源非电利用能力。
研究结论表明,新能源消纳是以新能源为主体的新型电力系统的普遍性挑战,储能、跨区域消纳与电网升级是应对新能源弃电的最重要手段,集中式电池储能是快速应对新能源消纳的最有效方式,中长期看,新能源非电利用也将成为新能源消纳的新方向。