用可再生能源和电网改变逐步淘汰化石燃料

2022年3月14日下午4:04
赖利县公共工程
迈克·雅各布斯
高级能源分析师

伊利诺斯州气候与公平就业法案(CEJA)提供广泛的新政策,以减少对化石燃料的依赖,促进更清洁的空气和更健康的气候。现在实施工作已经开始,还有更多的工作要做。

区域电网运营商PJM而且中大陆独立系统运营商(MISO)最近流传重要的文件说明他们将如何将CEJA应用于发电厂的排放。PJM,两个中的一个区域电网运营商在伊利诺斯州,由联邦爱迪生公司(ComEd)负责该州北部的电网。(请参阅下面的地图,其中阴影区域和蓝色传输线显示了PJM在该州的足迹。)PJM没有提供其排放量的估计,也没有提供它将如何使用CEJA允许的豁免,所以我做了一个初步估计。

对于ComEd/PJM地区,我预计PJM每五天就会为可靠性提供一次污染限制豁免。更多的豁免可能带来更多的排放。我只看了三个最简单的原因,可能是常规和持续的供应条件,要求可靠性豁免。

CEJA法律有一个一套条文用于运行化石燃料发电厂,以保护电网可靠性。这些规定允许PJM和MISO对燃气发电厂的排放限制提供豁免。PJM上市五种持续使用用于化石燃料发电厂,以确保电网可靠性。如果不建造大量新的可再生能源发电设施,其中三个将需要化石发电机经常运行。MISO也有同样的五种,还多了两种。

伊利诺伊州ComEd地区的输电有限,使得PJM伊利诺伊州部分的发电机在满足客户需求方面比预期更重要。类似地,ComEd客户减少对PJM的需求动态定价灵活的加载管理,分布式太阳能和存储减少产生量任何特定的日子都需要。从长远来看,伊利诺伊州减少化石燃料工厂运营的能力将通过以下方式得到改善增加传输连接可以带来风能和太阳能的多样化组合,以补充当地的无碳发电。

并不是所有需要的新清洁能源都能得到

输电系统的限制将影响向伊利诺斯州北部消费者供电的能力,并阻碍减少化石燃料使用和相关排放的努力。PJM定义了三种可预测发生并需要化石燃料工厂运行的情况。根据过去一年的供需情况,根据三种用途中最容易预测的一种,需要使用化石燃料工厂的情况将在大约20%的日子里发生。

在检查基础知识时,有更多的豁免

PJM豁免的另外两个用途,即传输过热和传输电压问题,对传输设计更加具体,需要专门的建模和数据集。然而,这些需求肯定会增加PJM伊利诺伊州地区使用化石燃料发电的天数。

根据PJM和MISO对CEJA排放限制的宽松程度,他们将广泛使用CEJA的条款,为排放上限创造例外,以保持电力系统的可靠性。了解需求最简单的方法是比较供给和需求。除非开发商、房主和社区团体建造更多的可再生能源和能源存储设施,并做出更多的效率改进,否则供应限制将主导这种情况。

PJM伊利诺伊州地区对可靠发电的需求略低于25,000兆瓦(MW)。该地区现有的发电能力总计26443兆瓦,其中大约一半是由碳排放者提供的,即煤3842兆瓦,天然气10760兆瓦,石油272兆瓦。如果需求不超过伊利诺斯州北部10,517兆瓦的核能,1,049兆瓦的风能和3兆瓦的太阳能(这些是PJM统计的现有发电的可靠容量数字)加上大约3,000兆瓦的从其他州进口的电力,那么PJM将不会启动其化石燃料工厂的发电机供应原因。

我查看了去年ComEd地区的需求数据,并计算了它超过PJM目前为伊利诺伊州服务的非排放发电水平的天数。我的第一个估计是过去一年的20%。

向清洁能源过渡需要更换工厂

你可能已经注意到,太阳能发电的总量只有3兆瓦。这种情况很快就会改变,因为伊利诺斯州北部正在开发1000倍于此的数字,而且通常包括存储。PJM只是统计了PJM市场中所选的发电量,而由于容量不同与国家政策冲突在美国,运能市场的拍卖出现了延迟。在整个PJM,太阳能开发商在最近的产能拍卖中增加了1,500兆瓦的产能。无论目前伊利诺斯州北部的太阳能数量是目前公认的3兆瓦还是正在排队的3000兆瓦,要实现我们想要的清洁经济未来,还有更多的工作要做。

与此同时,PJM和MISO必须认识到CEJA限制的精神。PJM和MISO使用市场规则来处理已经存在的排放限制,但显然这些规则没有被认为与受ceja影响的发电厂相关。MISO和PJM最新发布的可靠性指南预计,CEJA对目前受法律限制的化石燃料发电的经济性或可用性没有影响。这不是电网运营商与各州合作的好方法。在找到一些共同点之前,CEJA的实施将提醒人们,实施气候安全的能源政策既是建立新供应的问题而且改变各州、电网运营商和公用事业公司运行能源系统的方式。