加州是美國(guó)第一個(gè)將可再生能源供電占比目標(biāo)寫(xiě)進(jìn)法律的州。2011年，時(shí)任州長(zhǎng)EdmundG.Brown簽署了SBX1-2，把到2020年加州可再生能源供電比例達(dá)到33%寫(xiě)進(jìn)了法律。加州公用事業(yè)委員會(huì)（Public Utility Commission of California，CPUC）亦通過(guò)制定優(yōu)惠政策和開(kāi)展項(xiàng)目大力推動(dòng)可再生能源發(fā)展。自2003年以來(lái)，在法規(guī)的支持下，加州已經(jīng)有8248MW的可再生能源達(dá)到商業(yè)級(jí)規(guī)模，2014年可再生能源裝機(jī)量新增3529MW，成為歷年之最。加州三大公用事業(yè)公司（PG&E、SDG&E和SCE）在其2013年所供應(yīng)的電力中，22.7%來(lái)自可再生能源。
然而大規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)讓加州電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商壓力陡增。根據(jù)CPUC政策要求，電網(wǎng)需要保證可再生能源接入，為此可再生能源入網(wǎng)競(jìng)價(jià)可以勾選“自安排”（selfschedule）選項(xiàng)，系統(tǒng)默認(rèn)分配其最低報(bào)價(jià)-150美元/MW，以保證其優(yōu)先上網(wǎng)。而2014年可再生能源發(fā)展“再創(chuàng)新高”，市場(chǎng)數(shù)次出現(xiàn)供大于求的狀況，因此出現(xiàn)多個(gè)負(fù)結(jié)算價(jià)區(qū)間。這對(duì)其他傳統(tǒng)機(jī)組以及CAISO影響非常大，核電以及無(wú)水壩的水電無(wú)法停止運(yùn)行，火電需要提供輔助服務(wù)，CAISO為了平衡系統(tǒng)，可能不得不中斷部分新能源，然而這又與加州政府的要求背道而馳，如果持續(xù)地不允許新能源上網(wǎng)，就無(wú)法達(dá)到2020年33%的法律目標(biāo)。
加州常年陽(yáng)光充裕，根據(jù)ISO的估算，總負(fù)荷約為20000MW，而每天由于可再生能源并網(wǎng)帶來(lái)的超負(fù)荷供應(yīng)會(huì)達(dá)到13000MW之多。
野心勃勃的可再生能源計(jì)劃給加州電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的是異常嚴(yán)峻的考驗(yàn)，如何應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的嚴(yán)重過(guò)量發(fā)電？如何保證傳統(tǒng)機(jī)組不蒙受損失的同時(shí)，推動(dòng)可再生能源的發(fā)展？CAISO市場(chǎng)總設(shè)計(jì)師劉樹(shù)成從運(yùn)行角度探討加州應(yīng)對(duì)可再生能源的10個(gè)方法。
發(fā)揮ISO的主導(dǎo)作用
加州的可再生能源發(fā)展步伐遠(yuǎn)超預(yù)期，根據(jù)CAISO的估算，到2024年，如果可再生能源供電比例達(dá)到40%，2014年已經(jīng)出現(xiàn)的供大于求的形勢(shì)會(huì)更加嚴(yán)峻。
在2013年下半年以前，加州尚未面臨嚴(yán)重的過(guò)量發(fā)電問(wèn)題，加之社會(huì)對(duì)碳排放等環(huán)境因素并未十分敏感，包括靈活多樣性容量（Flexible Variety Capacity）等很多方式以前并沒(méi)有被CAISO應(yīng)用，對(duì)于儲(chǔ)能、分時(shí)電價(jià)，ISO也很少涉及。
隨著動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的完善，ISO對(duì)未來(lái)十年可再生能源增長(zhǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響有了更精確的估算結(jié)果，加之過(guò)量發(fā)電已經(jīng)給CAISO帶來(lái)了壓力，CAISO近期已經(jīng)清楚地認(rèn)識(shí)到，在可再生能源問(wèn)題上，未來(lái)十年將要面臨的問(wèn)題和過(guò)去十年曾面臨的容量不足問(wèn)題是完全不同層面的。目前，CAISO已經(jīng)將很大一部分重心轉(zhuǎn)移到圍繞可再生能源入網(wǎng)的市場(chǎng)設(shè)計(jì)上。
新能源的發(fā)展要并入電網(wǎng)，對(duì)ISO的運(yùn)行有非常大的影響，在發(fā)電規(guī)劃中，ISO有必要起到主導(dǎo)作用。
此外，CPUC是根據(jù)法律要求提出了針對(duì)新能源并網(wǎng)的設(shè)想，而5年后當(dāng)可再生能源比例達(dá)到33%時(shí)，對(duì)于供需之間關(guān)系、負(fù)荷側(cè)狀態(tài)、可再生能源分布情況、其他資源充足性等問(wèn)題，CPUC以及其他團(tuán)體很難有一個(gè)細(xì)節(jié)的、準(zhǔn)確的把握。因此，為了達(dá)到法律所設(shè)定的目標(biāo)，解決可再生能源并網(wǎng)問(wèn)題，CAISO和PUC等相關(guān)機(jī)構(gòu)之間必須通力合作，保持一致。
先解決實(shí)時(shí)平衡
為了保證實(shí)時(shí)平衡，ISO對(duì)過(guò)量發(fā)電的部分只能叫停，減少上網(wǎng)電量。對(duì)于超出的部分，按機(jī)組報(bào)價(jià)，由低到高依次上網(wǎng)，報(bào)價(jià)最高的減少上網(wǎng)量，而對(duì)于報(bào)價(jià)相同的機(jī)組，只能采取均攤模式。
讓機(jī)組關(guān)停，對(duì)于部分燃?xì)鈾C(jī)組不僅僅是發(fā)電成本的問(wèn)題。燃?xì)鈾C(jī)組靠管道供氣發(fā)電，依據(jù)長(zhǎng)期合同和負(fù)荷預(yù)測(cè)，燃?xì)鈾C(jī)組通常都會(huì)有用氣規(guī)劃，并據(jù)此購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的天然氣。然而一旦被叫停，燃?xì)鈾C(jī)組就必須想辦法處理源源不斷的管道氣，如果儲(chǔ)存起來(lái)就是燃料積壓，對(duì)于機(jī)組而言又是一筆成本，這就又涉及補(bǔ)償問(wèn)題；如果長(zhǎng)時(shí)間不允許其發(fā)電，儲(chǔ)存能力有限，對(duì)于燃?xì)怆姀S壓力就非常大。此外，發(fā)電過(guò)量時(shí)，為了保證實(shí)時(shí)平衡，就需要依賴(lài)調(diào)度，調(diào)度在系統(tǒng)不平衡的時(shí)候就需要啟用輔助服務(wù)，頻繁啟用輔助服務(wù)就會(huì)導(dǎo)致一些靈活的機(jī)組磨損較為嚴(yán)重，影響其效益，發(fā)電商對(duì)此亦有微詞。
對(duì)此之前FERC曾要求各個(gè)ISO/RTO設(shè)計(jì)一個(gè)輔助服務(wù)出力補(bǔ)償機(jī)制，除了前期支付輔助服務(wù)費(fèi)、容量費(fèi)，還要按出力再進(jìn)行彌補(bǔ)。
但這就涉及輔助服務(wù)的成本問(wèn)題。輔助服務(wù)如果不夠，就會(huì)威脅可靠性，違背安全條例，所以市場(chǎng)需要一個(gè)強(qiáng)信號(hào)，因此輔助服務(wù)價(jià)格必須非常高。輔助服務(wù)價(jià)格高，而且還需要按出力進(jìn)行彌補(bǔ)，這些成本應(yīng)該由誰(shuí)來(lái)承擔(dān)？CAISO的設(shè)想是根據(jù)各個(gè)電力公司用電的多少，按比例分配，即某地因?yàn)楫?dāng)?shù)厍闆r需要更多的輔助服務(wù)備用，它應(yīng)該承擔(dān)更多的成本，MISO的設(shè)想是均攤。
