电网运营商如何警告我们有关极热的情况?

电网运营商经常对温度计保持警惕,尤其是在夏季危险季节,因为每日气温飙升至 90 华氏度以上,热浪在全国蔓延。

这是有充分理由的:极端高温事件会导致电网出现一系列可靠性问题。高温高湿的情况下,电力需求猛增,有时甚至超过了可用的发电供应。极端高温条件通常也会影响发电厂和输电系统的效率。最坏的情况可能会导致停电,对受影响的社区来说,这可能会导致不舒服甚至致命。即使是最好的情况,也需要公用事业和运营商争先恐后地管理可用资源,推迟定期维护以保持发电厂在线,并在电力市场上进行最后一刻的购买以满足需求。

总而言之,极端高温是电网可靠性的一个主要问题,因此需要使用强大且透明的警报系统来警告工厂和配电运营商(在某些情况下,还包括客户)电力基础设施即将面临的压力。

七个区域输电组织 (RTO) 管理着该国约三分之二的电力,每个组织都以不同的方式构建其警报系统。

美国七家区域传输运营商覆盖的区域以及未覆盖的区域。资料来源:可持续 FERC 项目。

当电网紧张时客户会看到什么

如果您位于加利福尼亚州,您很可能通过电子邮件或短信收到过,或者在新闻报道或高速公路广告牌上看到过,即所谓的 Flex 警报。 Flex Alerts 是加州独立系统运营商 (CAISO) 处理热浪引起的电网压力的首选方法之一。

该机构的高管认为 Flex Alerts 对于防止该州停电至关重要。当电力需求开始接近发电源无法完全满足的高度时,这些通知就会发送给客户,导致公用事业公司要求客户在短时间内关闭非必要的使用。尽管相对较小,但由此产生的电力需求减少往往会阻止电网运营商陷入幕后危机模式。 Flex Alert 可帮助他们避免诸如最后一刻争先恐后地协调发电源、推迟计划的工厂维护以及在最坏的情况下轮流停电等情况。

加州,几乎是时候减少 #power 使用了。以下是如何帮助保持电力畅通 pic.twitter.com/qlzYbW9niz

— 加州 ISO (@California_ISO) 2022 年 9 月 6 日

 

来源:https://twitter.com/California_ISO/status/1567279029992013826

德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT) 是服务于德克萨斯州大部分地区的 RTO。它采用了类似的方法:在酷热时期通过公共新闻媒体发出节能呼吁。

CAISO 和 ERCOT 是为数不多的向客户发布与极端高温事件相关的 RTO 级警报的机构之一,此外还向操作员发布通知程序。其他 RTO 主要依靠通知计划,向工厂和分销运营商发出有关事件的警报,从而使消费者无法采取行动。

在热浪期间,在客户的视野之外,电网后端会发生以下情况。

热浪期间的幕后花絮

针对区域和国家范围内的各种利益相关者,有多个级别的可靠性警报。 NERC(北美电力可靠性公司)为加拿大和美国的电力部门制定了可靠性标准,这些标准被称为 EEA 或能源紧急警报。对于某个特定地区,EEA 1 的发布表明所有可以发电的资源都被用来满足当前的需求。

EEA 2 是下一个级别,当某个地区无法满足其预期能源需求并且必须采取负载管理程序时使用,例如通知其他地区发生紧急情况、进一步协调发电资源以及解决任何传输限制。

当某个地区无法满足当前的能源需求并发生停电时,就会发布 EEA 3。

极端高温事件通常会给 EEA 的电网带来压力,因此大多数 RTO 将 NERC 的 EEA 结构纳入自己的警报系统中。然后,一些 RTO 会在警报方面更加具体地充实其系统,特别是与天气相关的警报,而其他 RTO 则坚持基础知识。

西南电力联营 (SPP) 使用比 NERC 更具体的警报系统。资料来源:西南电力联营。

许多 RTO 都有专门针对天气状况发出的电网状态警报。新英格兰的 ISO-NE 针对寒冷天气条件设有 3 级警报系统,而纽约的 NYISO 则坚持针对雷暴天气发出警报。西南地区的 SPP 针对恶劣天气采用了更通用的“天气咨询”类别。

美国各地电网运营商应对极端高温的方式不同

在七家区域传输运营商中,中大陆独立系统运营商 (MISO) 和宾夕法尼亚-新泽西-马里兰互联 (PJM) 是唯一专门将炎热天气作为警报类别的运营商。在这两个地区,“炎热天气警报”要求发电和传输方面的运营商加强报告和协调程序。在这些高温事件期间,受影响地区的电厂业主和其他实体向 RTO 报告最新的燃料和资源可用性,审查停电计划,并在可能的情况下推迟发电机组的定期维护,以确保尽可能多的容量保持在线。

相比之下,CAISO 和 ERCOT 都是没有任何特定天气警报系统的地区,仅发布描述电网状况的警报。 ERCOT 发布不同类型的通知 – 操作信息、值班和操作条件通知 (OCN)。在手表或 OCN 的描述中,通常会描述其发行的原因,并且可能包括极端高温,但除此之外,天气本身并不属于其类别。

同样,CAISO 发布各种紧急通知:限制维护操作 (RMO)、输电紧急情况和 EEA 1-3。天气条件和高温通常会在这些通知的描述中列出(如果它们发挥了作用),但它们本身不被归类为单独的警报。与其他 RTO 一样,CAISO 或 ERCOT 发出的任何紧急通知都会触发增强的报告和协调程序——电厂所有者推迟定期维护、协调发电机组的可用性,并根据需要审查停电计划。这些幕后行动得到了客户通过 CAISO 的 Flex Alerts 和 ERCOT 节能呼吁的实时响应的补充。

并非所有电网运营商都会向客户伸出援手

MISO 和 PJM 的炎热天气警报都不需要公用事业和其他运营实体之外的利益相关者采取行动。这意味着,尽管这些警报是公开的,但个人客户、家庭或企业并不是目标受众。然而,客户可以在减少电网需求方面发挥重要作用,包括在高温期间。

需求响应,即鼓励客户在用电高峰期减少电力需求,是平衡电力供需的常见解决方案。在酷热时期,空调和制冷需求的增加会导致电网进一步紧张,实时客户响应尤其有用。

对于 MISO 和 PJM,要求实时客户响应目前尚未与其炎热天气警报程序集成。这些警报只是为了让电网和电厂运营商做好应对极端高温条件的准备,从而更多地关注电力可靠性方程式的供应方而不是需求方。这与 CAISO 等 RTO 形成鲜明对比,在 CAISO 中,客户对极端高温相关警报的响应以及由此导致的需求减少对于维持该地区电网的稳定性至关重要。

加州ISO电网峰值需求达到52,061兆瓦,创下历史新纪录。仍保持在 EEA3 水平——无负载脱落。保护正在发挥作用。 https://t.co/9gv5TqmPuQ

— 加州 ISO (@California_ISO) 2022 年 9 月 7 日

来源: https ://twitter.com/California_ISO/status/15673347376178462 73

我们必须对未来保持警惕

由于气候变化,美国各地热浪的频率和强度都在增加。今年夏天超过 80% 的极端高温事件都显示出明显的气候信号,尤其是美国西南部,一些地区的气温破纪录,持续了数周。

这种极端的天气条件已经导致了更大的可靠性问题和电网压力。然而,凭借针对极端高温的强大警报和消息系统,以及供需方响应的顺利集成,运营商和客户可以共同努力,在所有条件下保持照明。

作者:Tasnima Naoshin,由忧思科学家联盟提供,方程。

Tasnima Naoshin 担任马萨诸塞州剑桥市 2023 年 UCS 夏季施耐德研究员。她于 2022 年在加州大学伯克利分校获得土木工程学士学位,目前正在斯坦福大学攻读大气/能源硕士学位。

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来源:清洁技术

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