停電危機兩年后,美國得克薩斯州(以下簡稱得州)立法機構計劃提升電力可靠性標準。
2021年2月14日,美國得州受異常寒冷天氣影響,電力供需嚴重失衡,電力現貨價格暴漲,發生大面積、輪流停電。部分地區停電超過60小時,電力現貨價格一度達到9000美元/兆瓦時的系統上限。
為提高得州電力系統的可靠性,得州立法機構要求得州公用事業委員會(PUCT),重新制定電力系統可靠性標準,并向各利益相關方廣泛征求意見。2023年3月15日,得州電網運營商(得州電力可靠委員會,ERCOT)與各利益相關方召開了一場技術研討會,就新標準中停電的頻次、規模、持續時間等進行商議。
電力行業的利益相關方建議,除了傳統的失負荷期望(Loss of Load Expectation,LOLE),還應在標準中增加電力不足小時數(Loss of Load Hours,LOLH)、缺供電期望(Expected Unserved Energy,EUE)、電力失負荷價值(Value of Lost Load,VOLL)和其他指標。
半個多世紀來,美國電力系統可靠性(Reliability)的評估方法變化不大,通常以電力系統長期安全運行的概率作為評估標準。
高供電可靠性依賴于可靠的電網架構、充足的電源供給,同時也必然帶來高系統成本并由終端電力用戶支付。盡管對高供電可靠性的訴求一致,但不同地區、行業、用電類型的用戶對供電可靠性的支付意愿、支付能力存在較大差異,因此美國公共事業部門需要綜合各方訴求,一般按照“十年里停電不超過一天”為設計邊界,制定技術、經濟可行的供電可靠性指標。
美國電力行業的資深專家向eo介紹,自上世紀中葉,“十年里停電不超過一天”已在電力行業廣為流傳,這種傳統的評估方法一直沿用至今。
電網運營商根據可靠性指標,制定合適的容量支持機制,確保既有機組的收益和新機組的有效投資,以此來確保可靠性指標的實現。業界也普遍認為,只要滿足了系統的最高負荷,并在規劃上可行,就能保證電力系統的可靠性。
另一個評估標準是關注電力系統的安全性(Security)。即電力系統在遭遇擾動、意外或某種特殊情況時,仍能保證運行或減少停電。該標準強調的是系統的抗打擊能力(Robustness),側重于短期的可靠性評估。
但近20年來,美國電力行業正經歷著歷史上最大的變革。一方面,氣候變化導致極端天氣更加頻繁,對電力供應造成影響。
另一方面,隨著可再生能源的大規模開發,以大型電廠為基礎的集中式發電項目逐漸轉向分布式資源;新能源、儲能、電動汽車、需求響應以及涌現出的新型商業模式,在給電力行業低碳轉型帶來機遇的同時,也給電力系統的安全運行帶來全新的挑戰,并影響傳統意義上的電力可靠性評估方法。
經歷過2021年的大規模停電后,得州的電力監管機構意識到,傳統的可靠性標準已不合時宜,是時候制定新標準了。
在PUCT的要求下,ERCOT開始著手制定可靠性標準,進一步細化停電的持續時間、停電頻次等概率性指標。
停電頻次與失負荷期望指標密切相關。失負荷期望(Loss of Load Expectation,LOLE)是指,一個規劃周期內(通常是1年)發生電力不足天數的期望值,度量單位為天數/年。LOLE越低,系統可靠性越高。
而要想預測停電風險,就要關注電力不足小時數(LOLH)和缺供電期望(EUE)。其中,LOLH是一年中實際發生的電力供應不足小時數,度量單位為小時/年。LOLH越低,系統可靠性越高。EUE是指,一年內無法為負荷供電的電量期望值(Expected Unserved Energy),度量單位為兆瓦時/年。
美國可再生能源公司NextEra Energy Resources負責人表示,綜合考慮這三個指標能更全面地反映電力系統的運行情況,有助于電網運營商了解停電對電網和終端用戶的影響。
美國落基山研究所還向ERCOT建議,增加電力失負荷價值指標(VOLL)。該指標將體現用戶因停電造成的經濟損失。近期,ERCOT正在與咨詢公司合作,分析如何將 VOLL納入電力可靠性評估體系。
PUCT在接受媒體采訪時表示,ERCOT在評估各項擬議標準時,除了關注可靠性指標外,還將考慮用戶的負擔能力。
目前,各方對于停電的持續時間、頻次和規模已達成初步共識。得州電力行業的相關主體已向PUCT提交了建議反饋,下一步,ERCOT將綜合各方建議,形成新的可靠性標準方案。