西部电网改造

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介绍

在过去的几年里，加州的电网面临着一系列严峻的挑战. 夏季电力短缺, 森林大火, 电费上涨, 清洁能源部署的延迟都让加州急于寻找解决方案. 网格操作员, 政府官员, 公用事业公司已经实施了一系列权宜之计来提高电网的可靠性, 但这些措施中有许多都有明显的缺陷, 比如越来越依赖低效的燃气电厂和高污染的柴油备用发电机.

加州决策者正在考虑更长期的解决方案, 他们应该优先考虑那些推进清洁能源转型，同时保持可负担性和电网可靠性的项目.

政策制定者尤其应该重新考虑一个解决方案:与其他西部各州合作，建立一个区域性的电网运营商和电力市场, 这个想法被称为“网格区域化”.”¹

In 2018, 加州立法者考虑了一项法案，该法案将为该州的电网运营商创建一个独立的治理结构, the California Independent System Operator (CAISO; A.B. 813 2018). 这一变化将使CAISO能够作为一个区域传播组织(RTO)将其业务扩展到其他西部州。, 规划和运营电网的独立实体.

虽然该法案没有通过，但自2018年以来发生了很大变化. 加州正在努力解决2020年出现的电网可靠性问题, 为了实现该州的目标，该州一直在接受大规模清洁能源和输电设施建设的要求, 与此同时，电费稳步上升. 决策者应该重新考虑将CAISO扩展为一个西方RTO，以此作为解决这些问题的机会.

机会与福利

在这里, 忧思617888九五至尊娱乐家联盟(Union of Concerned Scientists)从三个关键标准来评估西方RTO的形成:(1)它是否能够实现向清洁电力的过渡? (2)提高电网可靠性吗? (3)是否降低了电网的总体成本?

rto可以简化清洁电力的过渡

西方许多州和公用事业公司都对未来几十年的清洁电力做出了雄心勃勃的承诺(NCSL 2021)。, 要实现这些目标，就需要大量和持续地建设清洁能源资源. 加州法律要求该州到2030年过渡到60%的可再生能源，到2045年过渡到100%的无碳能源.B. 100 2018).

为了实现2045年的目标，同时满足由于车辆和建筑物电气化而不断增长的需求, 加州将需要建设足够的可再生能源和储能系统，以达到其目前总电网容量的三倍, 古铁雷斯, 和第2021周). 因此, 在接下来的25年里，每年需要建造大约6千兆瓦(GW)的新可再生能源和存储资源. 平均为1.在过去十年中，每年新增太阳能和风能装机容量达3gw, 这表明该州必须大幅加快清洁能源建设的步伐.

促进输电系统建设

与其他形式的西部区域电网合作相比，协调的区域输电规划是西部RTO的一个重要优势(见专栏1)。. 与在当前系统下实施的本地传输解决方案的拼凑相反, 区域输电规划可以帮助确保西部各州投资于最具成本效益的输电，同时解决整个地区的多个问题. 为了支持加州的清洁电力目标，估计需要30美元.在接下来的20年里，需要50亿美元来建设输电网络, 其中大约三分之一的投资用于连接州外风力资源的输电线路(CAISO 2022a)。.

西部RTO将更有能力规划一个更有意设计的区域输电网络，以支持清洁能源项目的建设. RTO还将使所有参与国家的电网投资成本效益最大化.

利用市场效率

区域性电网还可以使西部各州在清洁能源方面节省更多资金, 通过资源共享和能源市场提高效率. 能源 markets generally first dispatch resources with the lowest marginal cost of operation; those resources are often the cleanest. 例如, 加州白天多余的太阳能可以被分配到其他州，以减少化石燃料发电厂的发电量, 太平洋西北地区多余的水电可以在太阳落山和太阳能逐渐减少后帮助支持加州的电网.

这些动态已经在CAISO西部能源失衡市场(WEIM)中被观察到。. WEIM大幅减少了可再生能源弃电和全球变暖排放(CAISO 2023a)。, 额外的区域合作可以进一步增加这些好处.

rto可以提高电网的可靠性

西部RTO可以在两个方面帮助提高电网的可靠性:它可以减少容量需求，并改善极端天气事件下的协调.

降低容量需求

首先也是最重要的, 在一个单一的西部RTO足迹中增加消费者和供应商的组合，可以降低满足电网可靠性需求所需的总容量. 研究表明，到2030年，加州公用事业公司将需要1.6–1.7 fewer GW of capacity (BEBA 2016; 能源 Strategies 2021), 这在加州总容量需求中所占的比例相对较小(尽管它当然不可忽略)。. 对整个西方的估计差异更大, 显示所需的总容量减少了4.3–11.9 GW (BEBA 2016; 能源 Strategies 2021).

降低了容量需求, 要么减少新建产能，要么减少现有产能, 比如化石燃料发电厂, 不再需要并且可以关闭吗.

箱1. 西部区域合作的形式

抓住区域合作的好处, 通过多种努力扩大其能源市场的地理足迹，加州的电网已经越来越多地与西部其他地区融为一体.

加州独立系统运营商(CAISO)西部能源不平衡市场(WEIM)于2014年开始运营, 公用事业公司的自愿参与也越来越多. WEIM现在覆盖了西部互联(CAISO 2023b)中近80%的负载。. 作为实时能源市场, WEIM在次小时水平上优化发电资源的调度，以适应电力需求预测的意外变化. 自成立以来，WEIM已将可再生能源弃风率降低了1%以上.800万兆瓦时，减少了近80万吨的二氧化碳排放量(CAISO 2023a).

CAISO延长日前市场(EDAM)正处于批准的最后阶段，尚未开始运营. EDAM日前能源市场将优化每小时的发电资源调度，以满足第二天的电力需求预测. EDAM的参与将是自愿的，并向WEIM的任何参与者开放, 尽管目前还不清楚参与的范围有多大. 分析表明，EDAM的收益将远远大于WEIM, 但收益的大小将取决于公用事业公司参与EDAM的程度.

与WEIM和EDAM相比, 一个西方的RTO所能做的远不止操作实时和提前一天的能源市场. 最重要的是, RTO将管理输电规划和电网可靠性, 这两个领域的协调可能会产生额外的好处. 一项研究发现，加州可以获得大约75%的 操作 仅通过参与EDAM(能源战略2022)就可以节省西部RTO. 然而, 本研究没有量化所有的RTO效益类型(如协调传输规划带来的效益)。, 它还包括可能无法仅通过参与EDAM实现的产能节约.

整体, 随着EDAM的广泛参与，加州可能会从西部电网合作中获得很大一部分收益, 但是，如果没有进一步的区域合作，这些好处将很难实现, 比如参加西方RTO.

在极端天气事件中进行协调

在电网受力状态期间, 西部RTO可以通过加强协调来提高电网的可靠性.² 例如, 在加州2022年9月的热浪期间, CAISO指出，与周边平衡机构的协调是避免停电的一个因素(CAISO 2022b)。.

更深入地了解发电机的可用性和传输限制, RTO可以更有效地协调应对极端天气或其他多天可靠性挑战的准备517888九五至尊娱乐. 此外, 西部RTO可以规划输电系统，以便在电网压力条件下更好地促进这种类型的资源共享.

rto可以降低电网的总体成本

最近的历史表明，区域电网协作可以节省成本. 例如，参加CAISO的WEIM已经产生了近1美元的收益.自2014年以来，为加州节省了30亿美元，整个西部的总节省达到了30亿美元.40亿(CAISO 2023a). 虽然这些节省相对来说并不多, 西部RTO可以为加州和西部其他地区节省更多的资金³. 的估计 年度 benefits to California by 2030 range from $500 million (when counting only savings from more efficient energy dispatch and from reduced capacity requirements; 能源 Strategies 2021) to $1.5 billion (when also counting reduced renewable energy procurement costs and reduced grid management charges; BEBA 2016).

除了, 一项经济分析表明，这些降低的电网成本将显著增加经济活动，并创造许多新的高薪517888九五至尊娱乐(能源 Strategies和Peterson) & Associates 2022). 整体, 有证据表明，西部RTO将降低加州和西部其他地区的总体电网成本. ³

风险与不确定性

尽管西部RTO有很多潜在的好处, 在区域电网的实施过程中可能会出现一些重要的风险和不确定性. 虽然其中一些不确定性是假设的问题，可能不会在实践中实现, 承认它们是很重要的，这样区域网格的追求和设计才能防范它们.

区域化可能影响可再生能源需求

RTO可能会影响加州实现清洁电力目标的方式, 特别是该州的可再生能源投资组合标准(RPS). 加州的RPS要求将可再生能源输送到加州的平衡机构. 这一要求为州内可再生能源项目提供了主要激励，并有助于确保加州的就业机会.

然而, 如果CAISO扩展为西部RTO, 州外的可再生能源输送到RTO的任何部分都可能符合现行的RPS规则. 结果是, RPS要求可能不再为州内可再生能源项目提供那么多的激励. 此外, 州外的项目实际上可能不会向加州输送能源以满足该州的电力需求, 哪一个因素会使人们对州内天然气发电厂的依赖永久化.

许多西部州和公用事业公司都要求达到100%的清洁电力, 公用事业公司在西方其他地方的清洁能源项目中满足这些要求的机会可能有限. 尽管如此, 该州的政策制定者需要考虑到，可能无法要求将可再生能源输送到加州，以满足RPS或其他清洁能源目标的后果.

对燃气电厂退役的影响尚不确定

关于RTO将如何影响加州对天然气发电厂的需求，还有其他问题. 这些工厂的退役反映了一个重要的环境和环境正义优先事项. 由于消费者和供应商的组合增加，西方RTO可以适度降低总体容量需求. 这可能导致更多的燃气电厂退役, 但不能保证处于不利地位的社区的工厂会被关闭. 即使加州在整个系统层面不再需要发电厂, 当地电网可靠性要求有效地迫使许多加州天然气发电厂保持在线状态.

如果加州的政策制定者希望加速天然气发电厂的退役，或者优先考虑弱势社区的发电厂退役, 还需要进一步的政策改变和规划过程. 西部RTO的形成不太可能显著影响为了电网可靠性而保留现有天然气发电厂的需求, 但RTO将是开发允许电厂退役的替代解决方案的关键利益相关者.

新的治理结构将改变决策人

西部RTO治理结构是网格区域化讨论的关键问题之一. CAISO将其业务扩展到西部其他地区, 加州必须通过立法，允许CAISO过渡到一个新的治理结构. 创建一个独立的治理结构是加州以外的公用事业公司加入西部RTO的必要步骤. 然而, 围绕新治理结构的设计及其含义存在重大的不确定性.

目前, 加州州长任命CAISO的董事会成员, 州参议院确认任命. 而CAISO董事会在技术上是独立决策的, 加州的政策制定者仍然可以通过任命过程影响CAISO的政策结果. 向没有政治任命的治理结构的西方RTO过渡，将消除这一层监督. 因此, 可能会采取有问题的政策, 例如, 那些干扰向清洁电力过渡的因素.

在具有独立治理的RTO中, 在董事会和联邦能源管理委员会批准了一项特定的政策变化之后, 改变方向的途径有限. 最近的历史表明，行业驱动的RTO政策变化确实会对清洁能源转型产生负面影响(Reiser 2022)。.

在现有的RTOs中，董事会组成和决策流程差异很大. 大多数rto将利益相关者划分为不同的部门, 比如传输业主, 发电机, 以及终端用户. 在做决策时，rto给每个部门分配一定数量的选票. 在一些rto中, 环保和公益团体也有自己的部门, 在其他情况下, 这些利益没有得到代表. 一些rto要求利益相关者部门批准新政策, 还有一些人只是把利益相关者的投票作为建议. 由于这种多样性, 西部各州的一群电力监管机构制定了一套治理原则，以保护客户并支持西部电网的国家政策要求(国家电力监管机构，2022年)。. 这些原则包括设立一个代表国家利益的委员会, 一个独立和多样化的董事会, 以及有意义和开放的利益相关者参与. 在西方RTO中嵌入这些类型的治理原则，将大大减轻清洁能源未来面临的风险.

西部电网可以在没有加州的情况下组织起来

西部电网正在重组, 加州必须考虑它想在新形势中扮演什么角色. 迄今为止，加州在组织西部公用事业方面走在了前面. CAISO的WEIM得到了广泛的参与, 这证明了区域合作的好处. WEIM的成功及其参与者之间建立的信任为参与延长日前市场(EDAM)和交易提供了坚实的基础, 也许最终, 全面参与RTO.

然而, 一些西部州和公用事业公司已经开始在没有加州的情况下组织起来, 国家有被抛在后面的风险. 例如, 西南电力联合(SPP), 在许多平原州开展业务的RTO, 现在为西方的公用事业公司提供了一套选择. SPP于2021年开始运营其实时能源不平衡市场, 在其Markets+产品中积极开发提前一天的能源市场(与EDAM直接竞争), 最近又批准全面扩展至西区互连.

最近另一个无加州合作的例子来自西部电力公司. 这个西部公用事业联盟组织了西部资源充足计划，以更有效地共享资源，确保西部各州电网的可靠性. 最后, 科罗拉多州和内华达州的州法律要求某些公用事业公司在2030年之前加入RTO, 以及SPP能否成为唯一一家在整个西方运营的RTO, 这些公用事业公司可能只有一个选择.

所有这些都表明, 有其他可用的产品, 加州可能会看到它的一些合作者退出去加入其他组织, 特别是如果国家选择不允许将CAISO扩展为西部RTO. 随着时间的推移，这些不同形式的西方网格协作逐渐成熟, 加州可能会失去影响这些系统设计和管理的能力. 因此，加州的政策制定者必须考虑如何最好地将该州的电网与西部其他地区连接起来，以免西部公用事业在没有加州的情况下组织起来.

结论

加州的电网面临着许多挑战, 比如实现国家目标所需的清洁能源建设, 电费上涨, 电网可靠性不足. 西方RTO提供了许多机会来应对这些挑战，并促进向清洁能源的过渡, 可靠的, 以及加州和更广泛地区的可负担能源未来.

然而, 政策制定者必须在这些机会与扩大CAISO带来的不确定性和风险之间取得平衡, 同时，如果政策制定者维持现状，而西部其他地区在没有加州的情况下组织起来，加州可能会被抛在后面. 区域合作的好处是显而易见的, 确定在向西方RTO过渡的过程中实际会出现哪些挑战仍然要困难得多.

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