كيف أبقت الطاقة النظيفة على أضواء كاليفورنيا مضاءة خلال موجة حر تاريخية شديدة

تحتل شبكة الطاقة في كاليفورنيا موقع الصدارة في اتجاهين لا مفر منهما: إضافة كميات هائلة من الطاقة المتجددة والتعامل مع الحرارة الشديدة الناتجة عن تغير المناخ. موجة الحر التي استمرت أسبوعين في سبتمبر ، والتي عصفت بالولاية بـ "سخونة وأطول"درجات الحرارة المسجلة ، وضعت شبكة كاليفورنيا في اختبار شديد - ولكن على الرغم من الطلب القياسي على الطاقة ، ظلت الأضواء مضاءة.

إذن ، كيف تمكنت الولاية التي لديها أهداف أمريكية لنشر الطاقة المتجددة الأكثر طموحًا من تجنب انقطاع التيار الكهربائي خلال واحدة من أشد موجات الحرارة الشديدة في تاريخ البلاد؟

قد تبدو الإجابة مثيرة للسخرية - فقد نجت كاليفورنيا من هذه الموجة الحارة التاريخية لأنها عملت بشكل كامل على تكنولوجيا الطاقة النظيفة مثل الرياح والطاقة الشمسية وتخزين البطاريات واستجابة الطلب. مع تسارع الولاية نحو الطاقة المتجددة بنسبة 100٪ بحلول عام 2045 أثناء التخطيط لمستقبل أكثر سخونة وجفافًا حيث يكون الطقس القاسي هو القاعدة ، تقدم تجربة مرونة الشبكة في كاليفورنيا مخططًا للولايات الأخرى لاتباعه.

تحدث مدير الاتصالات في Energy Innovation سيلفيو ماركاتشي مع مدير GridLab التنفيذي Ric O'Connell حول كيفية منع البطاريات ومصادر الطاقة المتجددة والعملاء من انقطاع التيار الكهربائي - وكيف يمكن للدول إضافة تكنولوجيا الطاقة النظيفة لزيادة مرونة الشبكة في مواجهة تغير المناخ.

س: أضافت كاليفورنيا قدرًا كبيرًا من سعة البطارية في السنوات الأخيرة لتحسين موثوقية الشبكة. ما هو الدور الذي لعبوه في إبقاء الأضواء مضاءة ، وهل سيلعبون دورًا أكبر في المضي قدمًا؟

أظهرت موجة الحر الأخيرة أن تخزين البطاريات على نطاق الشبكة وصل إلى كاليفورنيا بطريقة كبيرة. في عام 2020 ، كان لدى الولاية 250 ميغاواط فقط من البطاريات مثبتة على شبكتها ، من إجمالي حمولة الذروة على مستوى الولاية البالغة 52 جيجاوات. خلال الموجة الحارة في الأسبوع الماضي ، كان لدى كاليفورنيا أكثر من 3.2 جيجاواط من البطاريات التي تدعم الشبكة ، وهي سعة أكبر من محطة ديابلو كانيون للطاقة النووية. توفر هذه البطاريات عادةً أربع ساعات من الطاقة ، أي 150 مرة أكثر من الطاقة التي كانت موجودة قبل عامين فقط. لعبت البطاريات دورًا مهمًا في الحفاظ على تشغيل الشبكة ، وبدونها كنا سنشهد انقطاع التيار الكهربائي.

تمتلك شبكة كاليفورنيا أكبر سعة بطارية مثبتة من أي شبكة في جميع أنحاء العالم ، وقادت الولايات المتحدة الاستثمار العالمي في تخزين البطاريات على نطاق الشبكة مع ما يقرب من نصف إجمالي الاستثمارات في العام الماضي. من خلال الاستثمار في تخزين الطاقة ، زادت الدولة من قدرتها على الصمود في وجه الأحوال الجوية القاسية.

ولكن هذه مجرد البداية - فالمزيد والمزيد من البطاريات تأتي عبر الإنترنت في كاليفورنيا. في وقت سابق من هذا العام ، أصدرت لجنة المرافق العامة في كاليفورنيا خطة النظام المفضلة، والتي تتضمن 15 جيجاوات من التخزين الجديد وموارد الاستجابة للطلب ليتم تركيبها بحلول عام 2032. تم اقتراح أكثر من 90 جيجاوات من البطاريات في قائمة انتظار التوصيل البيني في كاليفورنيا ISO ، مما يظهر اهتمامًا تجاريًا قويًا بتخزين البطاريات. ستكون البطاريات مصدرًا مهمًا لتحقيق أهداف كاليفورنيا الطموحة للطاقة النظيفة ، مما يضمن قدرة ثابتة كافية للحفاظ على تشغيل الشبكة حتى في الأوقات التي لا تحتوي على الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.

س: يبدو أن العملاء قد لعبوا دورهم أيضًا ، بالرد على التنبيهات النصية للحفاظ على الطاقة. كيف تنظر إلى هذه النتيجة ، وما هو الدور الأكبر الذي يمكن أن تساهم فيه استجابة الطلب في الموثوقية؟

تلعب استجابة الطلب ، حيث يقلل العملاء من استخدامهم إما طوعًا أو من خلال التعويض ، دورًا مهمًا في موثوقية الشبكة وهي لبنة أساسية في محفظة الموارد التي توازن العرض والطلب. في الحالات القصوى مثل موجة الحر الأسبوع الماضي ، لا يمتلك مشغلو الشبكة دائمًا ما يكفي من الجيل عبر الإنترنت لمواجهة الحمل. في الواقع ، تخطط معظم الشبكات للحصول على عدد قليل من حالات الانقطاع ، حيث أن التخطيط لمواجهة الحمل طوال الوقت أمر مكلف للغاية.

نجح التنبيه النصي الاستثنائي يوم الثلاثاء الذي يطالب العملاء بتقليل الطلب على الكهرباء في تجنب انقطاع التيار الكهربائي - تبعه على الفور تقريبًا انخفاض الطلب بمقدار 2 جيجاوات. لكن هذا النوع من الآلية يمكن أن يعمل فقط في مواقف محدودة ، ولا يمكن استدعاؤه أكثر من مرة أو مرتين في السنة.

من الناحية المثالية ، ستعمل كاليفورنيا على تعزيز برامج الاستجابة للطلب ، حيث يتقاضى المستهلكون أموالًا لتقليل الطلب ، من خلال الأتمتة مثل منظمات الحرارة الذكية وغيرها من التقنيات الجديدة. برنامج جديد من شركة PG&E مكافأة العملاء الذين خفضوا الطلب أثناء موجة الحر بدولارين مقابل كل كيلوواط / ساعة من الطاقة التي تم توفيرها. تم تسجيل أكثر من 2 مليون عميل في البرنامج ، وهو نموذج مثير للاهتمام يجب مراعاته في جميع أنحاء الولاية.

س: هل تعرضت الشبكة لأي انقطاع ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما سبب هذه الانقطاعات؟

كانت بعض حالات الانقطاع الموضعية ناتجة عن تحميل محولات التوزيع الزائدة بسبب الحرارة ، وأساءت مدينة هيلدسبيرغ فهم مستوى الطوارئ لمشغل الشبكة وبدأت في فصل الأحمال (انقطاع التيار الكهربائي) قبل أن يُطلب منهم ذلك ، ولكن بشكل عام تم الحفاظ على الشبكة بشكل جيد.

كان الطقس الذي يواجه الدولة ، وبقية الغرب ، مطولاً وقاسياً. لا يعني الطقس الحار فقط تحميل الرقم القياسي للشبكة ، بل يعني أيضًا أن درجات الحرارة القاسية يمكن أن تفرض عدم اتصال المعدات بالإنترنت. يحتاج مخططو الشبكات إلى الاعتراف بأن تغير المناخ يدفع درجات الحرارة التاريخية من أقصى درجات الحرارة إلى المستوى الطبيعي ويخططون لمزيد من هذه العواصف الحرارية الشديدة على نطاق الغرب والتي تدوم طويلاً.

س: كيف ساعد إنتاج الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في تحقيق التوازن بين العرض والطلب؟ هل استثمارات الطاقة المتجددة في كاليفورنيا تأتي عبر الإنترنت بسرعة كافية لمواكبة احتياجات الموثوقية؟

الطاقة الشمسيةالشمسية 3
قدمت 13 متسقة13
غيغاواط من الطاقة لشبكة كاليفورنيا الأسبوع الماضي من الساعة 9:00 صباحًا إلى 5:00 مساءً كل يوم ، أي ما يقرب من ربع إجمالي الطلب. كانت ساعات المساء من الساعة 4:00 مساءً إلى 9:00 مساءً هي الأوقات الأكثر ضغطًا على الشبكة ، حيث ينخفض ​​إنتاج الطاقة الشمسية لكن الطلب لا يزال مرتفعًا. هذا عندما ساعدت البطاريات الشبكة ، وشحنها خلال منتصف النهار وتفريغها في وقت مبكر من المساء. في يوم الثلاثاء ، أكثر الأيام حرارة في موجة الحر واليوم الذي يشهد أكبر ضغط على الشبكة ، التقطت الرياح في المساء وقدمت 2.7 جيجاواط من الطاقة.

بينما نجحنا في العمل الأسبوع الماضي مع بقاء الشبكة سليمة ، لا ينبغي أن تعاني كاليفورنيا مثل هذه المكالمات القريبة في المستقبل. تتسابق الولاية لتركيب المزيد من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والبطاريات ، فضلاً عن الإرسال لربط كل هذه الموارد الجديدة بالشبكة.

ومع ذلك ، أدت تحديات سلسلة التوريد مع كل من الطاقة الشمسية والبطاريات إلى تأخير العديد من المشاريع ، مما جعل الدولة عاجزة عن تحقيق أهدافها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن وتيرة تطوير النقل لم تواكب الطلب ، مما ترك العديد من المشاريع عالقة في قائمة الانتظار في انتظار الاتصال بالشبكة. الدولة بحاجة إلى خطة شاملة لنشر مشاريع جديدة وتجاوز مأزق تطوير النقل حتى تتمكن من تحقيق أهدافها في مجال الطاقة النظيفة.