California Power Load „Duck Curve” coraz bardziej widoczna!

Według US Energy Information Administration, wraz ze wzrostem produkcji energii słonecznej w Kalifornii, operator sieci Kalifornijskiego Niezależnego Operatora Systemu (CAISO) odnotował spadek obciążenia netto (pozostałe zapotrzebowanie po odjęciu zmiennej produkcji energii odnawialnej) w dni, w których produkcja energii słonecznej ma tendencję być na najwyższym poziomie. Sporządzając wykres obciążenia dla typowego dnia, można zauważyć, że krzywa obciążenia netto gwałtownie spada w środku dnia, a następnie gwałtownie wzrasta wieczorem, gdy spada produkcja energii słonecznej, tak że utworzona krzywa wygląda jak zarys kaczka, więc ten wzór jest często określany jako „krzywa kaczki”. Ponieważ produkcja energii słonecznej w Kalifornii nadal rośnie, spadek obciążenia netto w południe rośnie, co stwarza wyzwania dla operatorów sieci.

Operatorzy sieci muszą przez cały czas równoważyć wytwarzanie i zapotrzebowanie na energię elektryczną w regionie. Popyt jest najniższy w nocy, kiedy większość konsumentów śpi, a wiele firm jest zamkniętych. Rano, gdy ludzie się budzą i otwierają się firmy, popyt zaczyna rosnąć. Popyt rósł przez cały dzień, nieznacznie wzrastał wieczorem, gdy ludzie wracali do domu z pracy, a zużycie energii elektrycznej w mieszkaniach wzrosło, a następnie ponownie spadało późno w nocy.

Jednak w przeciwieństwie do konwencjonalnych elektrowni, takich jak elektrownie jądrowe, węglowe i gazowe, zasoby słoneczne i wiatrowe nie mogą być dowolnie wykorzystywane w celu zaspokojenia popytu, a przedsiębiorstwa energetyczne musiały w pewnym momencie ograniczyć te zasoby, aby chronić działanie sieci. Energia słoneczna jest generowana tylko w ciągu dnia, osiągając szczyt w południe, kiedy słońce jest najsilniejsze, i słabnie o zachodzie słońca. W miarę jak zwiększa się moc energii słonecznej, a konwencjonalne elektrownie są rzadziej używane w środku dnia, krzywa kaczki staje się bardziej wyraźna.

Krzywa kaczki oznacza dwa wyzwania związane ze zwiększonym wykorzystaniem energii słonecznej. Pierwszym wyzwaniem jest obciążenie sieci energetycznej. Zapotrzebowanie na energię elektryczną z konwencjonalnych elektrowni waha się dramatycznie od południa do późnej nocy, kiedy zapotrzebowanie na energię jest nadal wysokie, ale wytwarzanie energii słonecznej spadło, co oznacza, że ​​konwencjonalne elektrownie (takie jak elektrownie na gaz ziemny) muszą szybko zwiększyć produkcję energii elektrycznej, aby zaspokoić zapotrzebowanie konsumentów . Ten szybki wzrost utrudnia operatorom sieci dopasowanie podaży i zapotrzebowania sieci w czasie rzeczywistym. Ponadto, jeśli ilość wyprodukowanej energii słonecznej przekroczy ilość zużywaną przez sieć, operatorzy mogą być zmuszeni do ograniczenia produkcji energii słonecznej, aby zapobiec nadmiernej produkcji.

Drugie wyzwanie ma charakter ekonomiczny. Dynamiczny charakter krzywej kaczki może stanowić wyzwanie dla tradycyjnej ekonomii dyspozycyjnych elektrowni, ponieważ czynniki, które prowadzą do krzywej, skracają czas pracy konwencjonalnych elektrowni, co skutkuje zmniejszeniem dochodów z energii elektrycznej. Jeżeli utrata dochodów sprawia, że ​​konserwacja elektrowni staje się nieopłacalna, elektrownia może zostać wycofana z eksploatacji bez możliwości wysłania zastępcy. W systemach, w których popyt netto podlega znacznym wahaniom, zmniejszenie mocy dyspozycyjnej utrudnia zarządcom sieci zrównoważenie podaży i popytu na energię elektryczną.

Jednak krzywa kaczki stwarza również możliwości magazynowania energii. Wdrożenie na dużą skalę systemów magazynowania energii, takich jak baterie, może przechowywać część energii słonecznej wytwarzanej w ciągu dnia i uwalniać ją po zachodzie słońca. Przechowywanie energii słonecznej w południe spłaszcza krzywą kaczki, a wysyłanie zmagazynowanej energii słonecznej w nocy skraca „szyję” kaczki. Kalifornia szybko buduje akumulatory; Rosnąc z 0,2 GW w 2018 r. do 4,9 GW w kwietniu 2023 r., oczekuje się, że operatorzy z Kalifornii zbudują dodatkowe 4,5 GW pojemności akumulatorów w stanie do końca roku.

Krzywa kaczki nie jest unikalna dla Kalifornii, coraz częściej występuje w innych częściach Stanów Zjednoczonych i na całym świecie, ponieważ udział energii słonecznej w tych miejscach rośnie.