过去一年，美国各地的电力系统面临严峻的电网可靠性挑战，但得益于近两年实施的一系列政策措施以及一定的运气，电网运营商成功避免了长时间停电的最坏情况，专家表示。

能源创新（Energy Innovation）高级研究员Eric Gimon指出，气候变化和极端天气事件——无论是高温、低温还是风暴和飓风——正对美国各地的电网可靠性构成威胁。他说，天气模式正从美国历史上的经验发生改变，并将继续变得更加极端，“今天看似异常的现象，明天将变得更为常见。目前这是一条单行道。”

在得克萨斯州，电力可靠性委员会（ERCOT）电网经历了极端温度和峰值负荷，但2022年迄今避免了大规模停电；加利福尼亚州在9月遭遇热浪，尽管电力供应条件极为紧张，也成功防止了大范围停电。与此同时，太平洋西北地区今年也经历了高温，尽管没有2021年热浪那么严重，同样避免了长时间停电。

能源与环境经济（Energy and Environmental Economics）高级合伙人Arne Olson表示，电力系统相关方正在应对这些问题，并在相对较短的时间内尽其所能，为电网应对变化的天气和需求模式做好准备。

总体而言，电网在2022年的表现优于前两年，专家将其部分归因于运气——即相对不那么严峻的天气条件——以及电网运营商和规划者实施的一系列措施，如动员需求响应和在加利福尼亚州投运新的电池储能。Olson表示，“如果他们没做这些事情，我们不可能在没有停电的情况下度过那种局面。”

然而，展望未来，专家表示，美国不同地区将需要投资输电和其他电网基础设施，建设更多电力资源和需求响应能力，并以更有组织的方式相互协作，以确保能够维持供电。

Utility Dive深入考察了美国面临电网可靠性挑战的三个地区——加利福尼亚州、得克萨斯州和太平洋西北地区——以了解它们在2022年的表现，并对2023年及以后的前景进行展望。

加利福尼亚州：“2022年证明了已做出改变的价值”

今年9月，美国西部遭遇了一场为期10天的热浪，打破了该地区的温度记录，包括9月6日萨克拉门托市中心116华氏度的高温。然而，加州独立系统运营商（CAISO）并未启动轮流停电，这归因于电网中增加的电池储能以及需求响应的扩大使用。

自2020年年中以来，加州已投运约3.5吉瓦的储能，9月6日——当天电网经历了约52吉瓦的创纪录峰值负荷——的节电呼吁促使能源使用量下降约1.5吉瓦。电网运营商还指出了市场改进，如调整资源充足性评估，这些措施帮助避免了轮流停电的需要。

“电池和其他容量设施展示了其价值，与其他地区的协调以及解决进出口问题也同样如此。”

——Severin Borenstein，加州大学伯克利分校哈斯商学院教授

“我认为，如果与2020年相比——当时CAISO在另一场创纪录热浪中不得不启动停电——2022年证明了自那以来所做的改变和投资的价值，”加州大学伯克利分校哈斯商学院教授、CAISO理事会成员Severin Borenstein说。

“电池和其他容量设施展示了其价值，与其他地区的协调以及解决进出口问题也同样如此，”Borenstein补充道。“所以好消息是，这表明我们取得了很大进展——坏消息是，我们仍然非常接近轮流停电。”

Dunsky Energy + Climate Advisors高级研究负责人Ben Kujala同意，2022年西部热浪的结果表明，尽管许多可靠性改进相对于过去几年是微小的边际收益，但“所有这些小改进的累积产生了巨大差异”。

在2020年8月停电之后，加州监管机构推出了一系列需求侧和供给侧措施来加强电网。Borenstein表示，该州在供给侧取得了进展，电池的大量涌入是最好的例子。与此同时，加州在引入更多资源（尤其是更多储能）方面仍有大量工作要做。从中期来看，9月的事件强化了保持现有电厂运行的必要性——无论是2.2吉瓦的Diablo Canyon核电站还是火电厂——他补充说，“当我们谈论快速淘汰火电厂时，我们必须意识到电网的紧张程度。”

在需求侧，过去几年加州对需求响应的态度发生了根本性变化，OhmConnect首席执行官Cisco deVries表示。

“毫无疑问，需求响应已成为该州应对极端天气的重要组成部分，也毫无疑问，在今年劳动节周末，需求响应挽救了局面，”他补充道。

9月6日，太平洋天然气与电力公司（PG&E）满足了22,672兆瓦的创纪录峰值需求，公用事业发言人Paul Doherty在电子邮件中表示。自2020年8月停电以来，PG&E的投资组合中新增了约1.2吉瓦的电池储能容量，公用事业还采购了额外的紧急可靠性电力供应，他补充道。

Doherty表示，该公用事业今年夏天还修改并扩大了需求响应工作。超过150万客户参与了一项自愿计划，该计划奖励他们在高需求时期暂时减少用电，其他客户则参与了其SmartAC计划，该计划每15分钟循环开关空调，最长持续6小时。此外，数千名拥有特斯拉Powerwall电池的PG&E客户参与了一个虚拟电厂，在高需求时期向电网放电。

“今年夏天我们更好地满足了峰值负荷，部分原因是大量新供应已上线。然而，正是加州人和PG&E客户响应了历史性9月热浪期间的节电呼吁，避免了轮流停电的需要，”Doherty说。

太平洋西北地区：“我们需要为更多热浪做好准备”

2021年，太平洋西北地区经历了一场热浪，导致电网基础设施紧张而引发停电，专家称这为公用事业部门敲响了“警钟”。

今年夏天，该地区再次面临高温，据《华盛顿邮报》7月29日报道，约有1100万人处于过热警告之下，另有1200万人处于高温建议之下。

尽管今年气温远没有2021年热浪那么严重，但另一场此类事件如此迅速发生，无疑巩固了预期温度正在变化的观念，并且“我们需要为更多热浪做好准备——更频繁的热浪和更极端的热浪——即使在那些过去肯定没有热浪的北部地区，”Olson说。

“过去的气候不再是未来的良好指南，因此（公用事业）需要真正开始将天气变化纳入考量。”

——Arne Olson，能源与环境经济高级合伙人

对公用事业而言，这至少带来两个问题。

“当他们进行电力规划时……他们需要预测变化的天气，”Olson说。从历史上看，这意味着围绕多年的天气变化来规划系统。“但过去的气候不再是未来的良好指南，因此他们需要真正开始将天气随时间的变化纳入考量。”

公用事业还需要确保其输电和配电基础设施的指导方针——例如输电线路的弧垂——能够反映所经历的温度。温度越高，电力线路的弧垂越大，而且“高温确实会对配电系统变压器造成损害，”Olson说。

但解决这些问题本身也面临挑战。Kujala表示，在建设新容量方面，太平洋西北地区面临与美国其他地区相同的障碍，如选址和当地反对。此外，全国各地的项目开发商都面临供应链限制、关键材料短缺和其他延误问题。

波特兰通用电气公司（PGE）将2021年的可靠性挑战作为学习工具，创建了新的电网加固项目，实施有助于可靠性的技术，并调整了应对客户行为变化的计划，该公用事业高级能源交付副总裁Larry Bekkedahl在电子邮件中表示。这包括识别高风险区域以埋设电力线路，在系统中增加电池，以及安装摄像头以更快地识别和应对其服务区域内的野火。

PGE还为客户提供高峰时段回扣等选项，以及支持分布式能源资源的双向电网启用，Bekkedahl说。

“展望未来，我们认为这是一个关键领域——如何使用分析和智能预测与客户合作，创建虚拟电厂，在最热和最冷的日子里管理负荷。我们发现许多工业客户渴望参与这些计划，因为双方都能受益，但他们需要提前知道以调整生产，我们的电网和建模越智能，客户就越容易在不经意间参与脱碳努力，”他补充道。

虽然需求响应在加强加州可靠性方面显示出非常积极的结果，但在太平洋西北地区往往更为困难，因为该地区依赖水电系统，Kujala说。

“每年需要需求响应的条件将根据水电发电量的年际变化而大幅变化，”他说。尽管有区域公用事业使用需求响应的很好例子，“但在太平洋西北地区，需求响应的路径更为艰难。”

得克萨斯州：焦点集中在火电机组

得克萨斯州没有经历像2021年冬季风暴Uri期间那样的可靠性危机，但ERCOT电网今年面临了非常具有挑战性的条件——电网的所有前10大峰值需求事件都发生在2022年，并在7月20日触及了创纪录的80吉瓦需求。

“得克萨斯州仍然是一个夏季峰值系统，因此一些针对冬季的政策，我们将看看在进入下一个冬季时它们如何继续维持。”

——Caitlin Marquis，先进能源经济（AEE）董事总经理

在冬季风暴Uri之后，得克萨斯州监管机构开始考虑一系列市场改革，包括对发电机冬季化提出新要求，以及扩大分布式能源资源的使用，先进能源经济（AEE）董事总经理Caitlin Marquis表示。

得克萨斯州监管机构还在考虑一种新的市场机制，该机制将要求公用事业购买发电机根据其在系统高风险时期的可用性所获得的绩效信用。

“得克萨斯州仍然是一个夏季峰值系统，因此一些针对冬季的政策，我们将看看在进入下一个冬季时它们如何继续维持，”她说。到目前为止，电网在峰值需求日保持了可靠性，但在利用分布式能源资源和电池储能等技术方面仍有改进空间，Marquis补充道。

“迄今为止，焦点更多地集中在……火电机组以及让这些资源继续存在并发挥作用上，”她说。

更广泛地说，得克萨斯州的一个优势是该地区正在建设大量资源，包括太阳能、风能和电池，这将提高未来的预期电力裕度，能源创新的Gimon表示。

“能源转型期间真正关键的动态是，在新资源上线时，旧资源能坚持多久。得克萨斯州通过调整其所谓的运行备用需求曲线，为旧资源的坚持提供了强有力的激励，”他解释说，该计划在小时级备用开始显得紧张时提高电力价格。

接下来会发生什么？

展望2023年及以后，专家们基本同意，电力系统将继续面临更极端的天气事件，电力行业将需要投资基础设施、需求响应和额外的电力供应资源来应对此类事件。

在需求侧，监管机构需要更仔细地研究定价计划，这些计划应更好地沟通，并有更强的激励措施促使人们将需求转移到一天中的中间时段，Borenstein说。这可能需要一段时间，因为中期和长期调整可能涉及资本投资——“我们谈论的是自动化系统，如非高峰时段的水加热，以减少高峰需求，热泵安装等，”他解释道。

短期内，像加利福尼亚这样的州需要实施更有效的关键峰值定价计划，而不是目前存在的更简单的分时电价，Borenstein补充说，因为高峰和非高峰差异相当小，不一定反映电网每年陷入困境的10天。

监管机构在西部还需要解决的另一个问题是，加利福尼亚及其邻州如何以更有组织的方式合作，以确保能够维持供电，AEE董事总经理Amisha Rai补充道。几个西部州正在提高可再生能源的使用率，对负担得起的清洁能源有巨大需求，这意味着政策制定者需要研究如何以最有效的方式利用输电资产，她说。

这包括“真正思考西部的一个RTO如何更好地促进所有这些输送，促进整个系统的可再生能源，并确保在供应过剩时不会留下任何可再生能源……”她补充道。AEE 7月的一份报告发现，建立一个覆盖西部的区域输电组织——政策制定者已讨论二十多年——可能在11个州带来每年792亿美元的额外区域生产总值。

与此同时，在得克萨斯州，监管机构本月早些时候批准了一个试点项目，允许分布式能源资源的聚合参与ERCOT市场，旨在利用电网约80兆瓦的灵活资源。该试点预计持续三年，预计多家公用事业将参与其中。

展望未来几年，该地区监管机构的一个关键优先事项将是从试点第一阶段吸取经验，并扩大这些经验以更好地允许DER参与市场，AEE的Marquis说。

另一个优先事项将是扩大能效机会，根据Marquis的说法。

“得克萨斯州是能效最低的州之一。它也有非常快速增长的居民人口，因此能效改进潜力巨大……这对于确保该州能够在冬季和夏季满足客户需求至关重要，”她补充道。

此外还有输电规划的问题，这已成为联邦层面的关键优先事项。2021年7月，联邦能源监管委员会启动了一项程序，以更仔细地研究改革联邦输电政策，相关方表示，这对于实现长期清洁能源目标至关重要。国会也在研究促进新输电和其他基础设施的方法。

Marquis表示，解决输电基础设施需求，以确保风能、太阳能和电池储能等新资源能够在得克萨斯州上线，并且发电能够到达需要的地方，对于可靠性至关重要。