美國加州連續(xù)停電事件的經(jīng)驗教訓(xùn)分析報告 1 1 2 1美國電力工業(yè)監(jiān)管主體協(xié)同情況介紹美國電力工業(yè)的主要監(jiān)管主體部門是聯(lián)邦層次的能源部(DepartmentofEnergy),職責(zé)范圍是負(fù)責(zé)全國范圍內(nèi)的電力工業(yè)的規(guī)劃、監(jiān)督、管理、協(xié)調(diào)工作。主要包括長周期、高投入的電力技術(shù)研究，如1000MW級的超臨界燃煤機事層次上避免出現(xiàn)監(jiān)管與電力工業(yè)日常運轉(zhuǎn)的分裂與對抗，保持了行政與監(jiān)管的有效協(xié)同。在監(jiān)管機制的設(shè)置上，與我國垂直一體化的管理不同的是，美國還設(shè)置了公共事業(yè)監(jiān)管委員會，涵蓋對電力、交通、水利等公共事業(yè)的管理。具體到各州的電力工業(yè)監(jiān)管機構(gòu)，則稱之為州公共事業(yè)委員會，在電力工業(yè)方面的職能主要包括經(jīng)濟性監(jiān)管與社會監(jiān)管兩方面的職能。在經(jīng)濟性監(jiān)管方面，主要是城市及農(nóng)村的電力系統(tǒng)行為監(jiān)督，發(fā)電設(shè)施的運行管理與建設(shè)審批，輸配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性管理等；社會性監(jiān)管方面，主要涉及到電力工業(yè)的環(huán)境監(jiān)管，如水電站所處水域的水質(zhì)監(jiān)測；電能的終端銷售行為監(jiān)管。在聯(lián)邦與地方監(jiān)管根據(jù)各自的優(yōu)勢進行明確的職能的分工與互補，避免了各種政治實體的利益訴求不同而浪費資源，成功的完成了能效與達成了良好的協(xié)同效果。美國電力工業(yè)的監(jiān)管主體職能分工明確，協(xié)同得當(dāng)，但在具體的監(jiān)管實踐中，由于客觀條件的異常變化和監(jiān)管主體職能缺位，出現(xiàn)了重大的連續(xù)停電事故。我國監(jiān)督管理部門在保障電網(wǎng)可靠性時認(rèn)真學(xué)習(xí)此案例，避免同類因素造成的事故在我國重復(fù)發(fā)生；但其在停電事故發(fā)生后，通過政府部門的積極履職，與媒體的積極協(xié)同，避免了更大事故的發(fā)生，成功的將停電損失降到了最低的做法，也值得我國學(xué)習(xí)。美國加利福尼亞州(以下簡稱加州)電網(wǎng)以500kV和230kV電壓等級為主，主要依靠燃氣機組、可再生能源和區(qū)外電源供電，3種電源各約占總用電量的1/3,嚴(yán)重依賴州外電能輸送。2019年底，加州具體電源組成如下圖4-1所示。2020年CAISO裝機容量2020年8月13日，加州獨立系統(tǒng)運營商(CaliforniaIndependentSystemOperator,CAISO)因天氣預(yù)報預(yù)測40℃降臨，發(fā)布了該年度首次警報，呼吁用戶于2020年8月14日15:00—22:00自愿節(jié)電，來緩解電力需求的上升1。2020年8月14日至19日期間，受美國西部地區(qū)大范圍的極端高溫影響，加州地區(qū)氣溫比正常水平約5~11℃。居民空調(diào)集中使用，且長時間滿狀態(tài)運行，導(dǎo)致加州電網(wǎng)負(fù)荷不斷增加。在已采取所有措施下，電網(wǎng)供電仍不能滿足電力需求。在2020年8月14日18:36,為了防止電力系統(tǒng)崩潰，CAISO宣布電網(wǎng)進入三級緊急狀態(tài)，并對居民用戶輪流停電。隨后，在2020年8月15日18:28也發(fā)生了輪流停電事故，8月17日至18日和9月5日至6日，CAISO宣布電網(wǎng)進入了二級8月14日的經(jīng)過：14:57,加州電網(wǎng)一容量為494MW的發(fā)電機組跳機；18:38,CAISO分2個階段各500MW的限負(fù)荷方案使系統(tǒng)恢復(fù)和維持足8月15日的經(jīng)過：14:00,風(fēng)暴云造成光伏出力下降超過1900MW。15:00,由于系統(tǒng)應(yīng)急備用容量達到臨界值，CAISO調(diào)用了891MW的17:12—18:12,風(fēng)電因為風(fēng)速下降，負(fù)荷下降1200MW。18:13,由于調(diào)度員下達了錯誤指令，帕諾奇能源中心將其發(fā)電功率從約394MW降低到約146MW,導(dǎo)致其損失約248MW的發(fā)電功率。18:28,由于不能滿足備用容量要求，CAISO切除了500MW負(fù)荷，出現(xiàn)第18:48,由于風(fēng)電出力增加，CAISO恢復(fù)了所有之前切除的負(fù)荷。09月06日，900MW輸電線故障和260MW機組相繼跳機，但居民自愿節(jié)09月07日，科里克山火已經(jīng)燒毀了近320km2(7.9萬英畝)土地，19:00停電17.2萬戶。09月08日，15:00—22:00警報，居民積極響應(yīng)未停電。加州之所以會出大規(guī)模連續(xù)停電事件，主要是由于監(jiān)管主要部門的履職缺位，導(dǎo)致了電網(wǎng)裝機的絕對容量不足和清潔能源占比過高導(dǎo)致電網(wǎng)可靠性不足，面對極端溫度來襲，進而引發(fā)連續(xù)停電事件，具體如下：加州2020年8月中旬經(jīng)歷了自1985年以來最嚴(yán)重的一次熱浪2。此次熱浪導(dǎo)致空調(diào)負(fù)荷突增，CAISO在2020年8月13日實際負(fù)荷峰值為42317MW。2020年8月14日實際負(fù)荷峰值為46824MW,較前一日增加4507MW3。該負(fù)荷峰值超出了CAISO對2020年度的負(fù)荷峰值預(yù)期(45907MW)。此外，這次極端高溫也影響了燃氣機組的發(fā)電效率、降低了水電機組出力、限制了從其他相鄰電網(wǎng)進口電力的能力。2020年8月，CAISO總裝機容量為46903MW?,低于歷史需求峰值(50270MW)。同時，CAISO燃氣機組的裝機容量相對于合理配比偏低。燃氣機組的成本高于可再生能源電站，聯(lián)邦監(jiān)管委員會在具體審查增加容量的提議時，認(rèn)為加州電力市場沒有嚴(yán)重缺陷，只單一的考慮成本的提升問題，拒絕了對增加容量的投資?。且為了對抗美國于2017年退出《巴黎協(xié)定》的決策，加州政府計劃實現(xiàn)完全可再生能源目標(biāo)，干預(yù)總裝機容量的清潔能源的占比，綠色能源裝機容量不斷提高。例如2017年6月至2020年6月這3年，光伏新增裝機容量分別為417MW、640MW、1367MW,風(fēng)電新增裝機容量分別為51MW、156MW、296MW6785FERCrejectsgeneratorpropos聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會未重視激進的可再生能源政策導(dǎo)致能源配比不協(xié)調(diào)進而可能影響電力系統(tǒng)的可靠性問題，一味的配合政府，甚至于同意了提前停運或報廢了未到使用年限的核電和燃氣機組，進一步限制了在極端天氣下可供調(diào)用的后備負(fù)荷。這是職能缺位的重要表現(xiàn)。同時，加州發(fā)電企業(yè)從經(jīng)濟利益角度考量，認(rèn)為沒有政府補貼，他們投資燃氣電廠將難以盈利9,也拒絕了對燃氣機組的投資，其容量不足限制了CAISO應(yīng)對短時間內(nèi)可再生能源大幅波動的能力。3美國加州連續(xù)停電事件的經(jīng)驗教訓(xùn)通過對加州連續(xù)停電事件的回顧與總結(jié)，從監(jiān)管主體協(xié)同角度汲取一些有益的經(jīng)驗供參考。1.政府部門正確履職，重視電網(wǎng)可靠性規(guī)劃。首先，基于電力負(fù)荷提升速度的預(yù)估作出充分規(guī)劃，超前配置區(qū)域內(nèi)的電力容量，保證區(qū)域內(nèi)的最大電力容量高于歷史峰值負(fù)荷。其次，重視極端天氣下的應(yīng)急性電源規(guī)劃。極端天氣情況可能導(dǎo)致重要電力通道故障，外來輸電能力不足或中斷等問題。最后，重視新能源對傳統(tǒng)電網(wǎng)可靠性的沖擊，合理規(guī)劃外來輸電比例、新能源發(fā)展規(guī)模以及發(fā)電資源類型構(gòu)成，從規(guī)劃保障能源供應(yīng)充足。2.監(jiān)管部門注重第三方組織的信息協(xié)同。監(jiān)管部門通過與電力調(diào)度機構(gòu)的信息協(xié)同，更好的利用新能源快速發(fā)展過程中凈用電負(fù)荷曲線變化特征，滿足電力可靠供需平衡需要。同時將變化的曲線特征納入短期的應(yīng)急方案編制和長遠的電能消納規(guī)劃中。在新能源裝機的占比提高的情況下，風(fēng)能和光能的間歇性會增大白天高峰負(fù)載值和低谷負(fù)載值之間的差值，導(dǎo)致凈用電負(fù)荷爬坡速度快；且凈負(fù)荷峰值出現(xiàn)時間已經(jīng)偏離傳統(tǒng)的日中峰值和傍晚峰值時段。原有系統(tǒng)相對確定的固定時段高峰電力平衡機制將逐漸向滿足全時段不確定性凈高峰平衡過渡，應(yīng)引起監(jiān)管部門重視，加強和調(diào)度部門的信息協(xié)同共享，做好平衡凈高峰工作。結(jié)合歷年氣候、天氣的變化特征來預(yù)測凈負(fù)荷區(qū)間及時段，確保裝機總?cè)萘考皞溆萌萘磕軌驖M足全天候全時段凈負(fù)荷平衡要求。3.媒體積極參與電力監(jiān)管。加州政府部門及時向相關(guān)媒體通報電力供應(yīng)動態(tài)；媒體及時跟進停電事件，主動發(fā)揮監(jiān)督作用。加州政府部門通過包括官方網(wǎng)站、Facebook、新聞廣播等渠道及時發(fā)布電網(wǎng)運行緊急狀態(tài)信息和警報，降低用電高峰時期的負(fù)荷起到了顯著的效果。在我國可借鑒加州電網(wǎng)這一經(jīng)驗，借助微博、抖音、微信、廣播等媒體渠道向用戶發(fā)布環(huán)保節(jié)電觀念并普及需求響應(yīng)相關(guān)知識，在監(jiān)管主