电力系统正处于快速变化时期。经过近十年的零增长后,电力需求正在增加,预计未来十年将加速增长,原因是数据中心等行业的扩张、对半导体和电池等新旧制造业的强劲投资以及电动汽车的部署。2 电力供应正在演变,老旧的化石燃料机组正在退役,新的清洁能源产能正在部署,其中最主要的是风能、太阳能和电池储能。老化的输配电基础设施需要现代化。针对能源基础设施的物理和网络安全攻击继续威胁着能源安全;网络安全威胁尤其变得更加复杂、频繁和严重。供应链可用性是另一个风险,因为目前对变压器等基础电网设备的需求远远超过供应。3 与此同时,气候变化的恶化影响正在通过更频繁、更强烈和更不确定的极端天气增加对电力部门可靠性的威胁。对更多发电的需求和新技术的兴起也产生并加剧了与可用性和供应链安全性相关的现有供应链问题。
图 1 所示的备用裕度指标对比了艾伯塔省的发电供需情况。它计算的是系统峰值时超过系统年峰值需求的稳定发电容量,以系统峰值的百分比表示。有关备用裕度内的年峰值需求信息,可在艾伯塔省电力系统运营商的预测网页上找到。稳定发电量定义为已安装和未来的发电容量,已根据季节性水电容量和围栏后需求和发电量进行调整,但不包括风能和太阳能容量。图中给出了三个预测备用裕度,每个都有不同的未来供应增量。供应增量与新一代项目和退役指标中的发电项目阶段相对应。由于在系统峰值需求时可能并不总是能够提供完整的进口能力,因此该指标以一个备用裕度中包含和不包含联网容量的形式绘制。
2020 年,系统 RA 和本地 RA 的加权价格之间的差距有所缩小。2021 年,系统 RA 的加权平均价格超过了本地 RA。2021 年本地 RA 的加权平均价格为 6.49 美元/千瓦月,而系统 RA 容量的价格为 7.02 美元/千瓦月。本地 RA 价格也大幅上涨——2021 年本地地区的加权平均价格从洪堡的 6.04 美元/千瓦月到克恩的 9.24 美元/千瓦月不等,而 85 百分位价格从圣地亚哥和弗雷斯诺本地容量的 7.50 美元/千瓦月到 Big Creek-Ventura 的 8.88 美元/千瓦月不等。虽然加权平均值有所增加,但与上一年相比,某些地区的 85 百分位价格有所下降,而其他地区的 85 百分位价格有所上涨。对于灵活容量,价格总体上略低于系统容量价格。 2021 年灵活容量的加权平均价格为每千瓦月 5.27 美元,而非灵活系统容量的加权平均价格为每千瓦月 6.48 美元。
纳入广泛的可能天气条件对于稳健的概率建模至关重要。过去,大量历史天气记录被直接用于表示可能的未来条件的分布;然而,随着气候变化的影响在历史记录中变得越来越明显,这一常见假设受到质疑。历史数据中变暖趋势的存在在西南部尤为明显,自二十世纪中叶以来,那里夏季极端高温的频率急剧增加(见图 A-6)。如果观察到的变暖趋势继续下去,仅从历史观测到的天气数据中抽样的传统分析有可能无法捕捉到更热的极端温度和由此导致的可靠性事件。
Aidan Tuohy,美国电力研究所 Bethany Frew,美国国家可再生能源实验室 Branden Sudduth,西部电力协调委员会 Eamonn Lannoye,美国电力研究所 Gord Stephen,美国国家可再生能源实验室 John Moura,北美电力可靠性公司 Kory Hedman,亚利桑那州立大学 Matt Elkins,西部电力协调委员会 Maury Galbraith,西部州际能源委员会 Pat O'Connell,西部资源倡导者
通过在各个市场时间范围之间和之间创建更好的资源分配和连续性,ERCOT 可以实现市场持续增长。实施后,RTC 可以降低能源、拥堵和辅助服务提供的成本。(见 B. Garza,“GCPA 会前研讨会,实时协同优化”,2019 年 10 月 14 日)。 8 值得注意的是,夏季可靠性问题与冬季可靠性问题之间存在区别,夏季可靠性问题测试相对于峰值客户需求的总发电能力,而冬季可靠性问题往往测试与寒冷天气防寒和燃料供应相关的发电弹性。 2011 年 2 月,由于设备故障和天然气输送削减问题,一场严寒天气和一场风暴导致 550 台发电机组中的 152 台停运,ERCOT 不得不实施轮流停电。在夏季和冬季情况下,ERCOT 可能会要求紧急响应服务 (ERS) 客户削减负荷,以避免影响许多客户的非自愿轮流停电。如果需要,ERS 提供商会签订合同并支付费用,以在每个季节的有限时间内削减指定数量的负荷。 9 ERCOT 的能源价格加法器称为运营储备需求曲线。9,000 美元价格上限背后的假设是,如果发生停电,ERCOT 客户将按每兆瓦时 9,000 美元的价格估价损失的第一兆瓦时电力(损失负载价值)。