Californien kan pålideligt ramme 85 % ren energi i 2030 uden at risikere afbrydelser – på vej til et 100 % rent net

Strømkriser under Californiens hedebølger i august 2020 rejste spørgsmål om, hvor pålideligt statens net vil være på vej mod målet om 100 % ren energi i 2045.

Men ny forskning giver klare svar: Californien kan pålideligt opnå et 85 % rent elnet i 2030 med en mangfoldig blanding af vedvarende energi og batterier, fleksibel efterspørgsel, handel med nabostater og nogle eksisterende kraftværker – under flere forudsætninger om udbygning og mulige fremtidige forhold. Det viser sig, at et renere gitter er et mere pålideligt gitter.

Statslige tilsynsmyndigheder og folkevalgte kan nå dette vigtige skridt mod statens 100 % rene energifremtid gennem politiske tiltag, der fremskynder mangfoldig udbredelse af ren energi, reducerer afhængigheden af ​​gasproduktion, tilskynder til ressourcer på efterspørgselssiden og forbedrer den regionale elhandelskoordinering med nabostaterne.

Politikker for at komme videre

Californien er internationalt førende inden for reduktion af drivhusgasforurening og samtidig leverer stadig mere ren strøm til en stor og forskelligartet befolkning af elbrugere – 40 millioner mennesker og verdens 5^th største økonomi. Energieffektiviseringstiltag har holdt det samlede statslige elforbrug fladt i mange år, mens en række stadig mere ambitiøse vedvarende porteføljestandarder har drevet hurtig indførelse af ren energiforsyning fra vedvarende ressourcer som vind og sol.

Statsregulatorens ambitioner har set et nyt skub. California Public Utility Commission (CPUC) udstedte for nylig indkøbsordrer for nye rene ressourcer og godkendt en ny foretrukken systemplan for sine strømudbydere, der sigter mod at reducere drivhusgasemissionerne til 38 millioner tons (MMT) i 2030 og 35 MMT'er i 2032, hvilket skaber en 86 % emissionsfri elproduktion inden 2032.

Men selv med disse øgede ambitioner, skal Californien gøre mere for at nå sine mål om en pålidelig fremtid uden kulstof. En ny teknisk rapport fra Telos Energy og GridLab og medfølgende politikrapport af Energy Innovation skitserer, hvordan staten kan imødegå denne udfordring.

En ny tilgang

Den tekniske rapport giver en ny metode til at hjælpe politiske beslutningstagere med hurtigt at evaluere mange fremtidige ressourceporteføljer og antagelser for at sikre et fremtidigt rent energinet. Ved at inkludere scenarier og følsomheder, der undersøger pålidelighed ved hjælp af detaljer som vind- og soldata på timebasis matchet med timeforbrugsdata i otte mulige år i det vestlige USA, kan modelbyggere sammenligne fordelene ved forskellige ressourceporteføljer relativt hurtigt og til lave omkostninger.

Politikere kan derefter se, hvordan hver portefølje udnytter sin andel på 75 % af vedvarende ressourcer mest effektivt på tværs af forskellige år: Minimering af ting som batteritab, den koncentrerede brug af gasressourcer i staten og overafhængighed af naboer, når de er regionale efterspørgslen er høj.

Den tekniske rapport modellerer også vigtige "stressforhold", der kan true pålideligheden, såsom lav vandkraft på grund af tørke, importrestriktioner, pensionering af gasværker, pensionering af kulværker i nabostater og fandt, at hver 85% ren el-portefølje er pålidelig. Især simulerede modelbyggere de varme vejrforhold, der forårsagede rullende strømafbrydelser i august 2020 og fandt ud af, at et 85 % rent elsystem ville have rigelig strømforsyning i en lignende begivenhed.

Optimering til en ambitiøs implementeringsplan

Denne nye tilgang er særligt fremtrædende, når man overvejer den banebrydende acceleration i ren energiudbygning, der er nødvendig for at staten kan nå eller overstige et årligt mål for 80 % ren energi for 2030. Modellering af forskellige porteføljer giver politikere mulighed for at overveje vigtige afvejninger – såsom den pålidelighedsrolle, som batterilagring spiller. , gas og import leverer til et hovedsagelig sol- og vindbaseret system, og hvordan det ændrer sig, når mere konsistente ressourcer som geotermisk og havvind føjes til porteføljen.

Undersøgelse af pålideligheden af ​​forskellige ressourceporteføljer under vigtige stressfaktorer bemyndiger mere effektive indkøb, efter at foreslåede porteføljer har gennemgået alle de lovgivningsmæssige rammer.

Eksempel: Den tekniske rapports "Resource Diversity"-portefølje vist ovenfor reducerer behovet for at bygge lige så mange sol- og landvindmølleparker, reducerer energitab fra cyklende batteriopbevaring og er mindre afhængig af fossile brændselskraftværker for pålidelighed. Det gør den ved at inkludere betydelige nye offshore vind- og geotermiske produktionsressourcer, som producerer strøm mere konsekvent og supplerer andre vedvarende energikilder, men med en højere pris. Tilføjelse af betydelig efterspørgselsrespons til blandingen opvejer store batterilagringsbehov. GridLab og Telos' modellering fremhæver de ikke-omkostningsmæssige pålidelighedsfordele ved ressourcediversificering og kan være et værdifuldt værktøj for alle stater, der arbejder hen imod ren el-mål.

Som Californiske energiagenturer og dets netoperatør CAISO fortsætte med at implementere statens politiske dagsorden for ren energi, bør de inkorporere den tekniske rapports nye tilgang til at evaluere et bredere sæt af porteføljer, mens de fortsætter det tætte samarbejde om pålidelighed og indkøb, de har udvist siden hedebølgerne i august 2020.

Specifikke bestræbelser på at planlægge for fremtidig offshore vindudbredelse og direkte mandat til indkøb af mere forskelligartede produktionsressourcer som rene faste vedvarende energikilder (typisk geotermisk) og langvarig lagring kan være nyttige, men rapporterne peger på, hvordan dette kunne gøres mere organisk og gennemsigtigt. Denne type analyse ville supplere CPUC'ens seneste øgede ambitioner i ressourceplanlægning og det nye fremsynede CAISO 20-års transmissionsudsigt.

En mere retfærdig fremtid fra et renere net

En retfærdig ren el-omstilling afhænger af at investere i og skabe markeder for økonomisk levedygtige ren energiportefølje der hjælper med at pensionere naturgasenheder, der skader Californiens mest forureningsbelastede samfund. En retfærdig overgang for berørte lokalsamfund inkluderer også at øge lokalsamfundets modstandskraft, opbygning af rene ressourcer med jobmæssige og økonomiske fordele og brug af lokal høring ved udvælgelsen af ​​nye investeringer.

Den tekniske undersøgelses flere scenarier viste, at statens net ville være pålideligt selv efter at have trukket 11.5 gigawatt (GW), eller omkring en tredjedel af Californiens eksisterende gaskapacitet. Selvom den ligger uden for rammerne af den tekniske undersøgelse, anbefaler den ledsagende politiske rapport, at man prioriterer tilbagetrækningsgasanlæg beliggende nær eller i ugunstigt stillede samfund senest i 2030, mens statens afhængighed af gas nulstilles så hurtigt som muligt. Nogle agenturer, herunder CPUC, har gjort nogle fremskridt med inklusivitet og miljømæssig retfærdighed, men standset bestræbelserne på at trække gassen tilbage vise, at der er mere arbejde endnu.

Statslige agenturer og politiske beslutningstagere skal fokusere på de grundlæggende årsager til naturgass fortsatte brug i Californien og udvikle en plan for udfasning af den. Dette indebærer en fornyet undersøgelse af, hvordan nye porteføljer af ren energi og brugen af ​​ressourcer på efterspørgselssiden kan erstatte naturgas ved at give pålidelighedsværdi på systemniveau og lokalt niveau.

Planlæggere bør fordoble ressourcediversiteten

Ved hjælp af indsigt fra den tekniske undersøgelse viser den politiske rapport, hvordan et mere forskelligartet sæt af rene ressourcer kan give endnu flere væsentlige fordele til statens hurtigt transformerende net. Disse fordele omfatter reduceret arealanvendelse og transmissionsbehov, øget gennemførlighed for at nå mål for ren elektricitet, mindre indvirkning på ugunstigt stillede samfund og øget modstandsdygtighed.

Ressourcediversitet kan komme i mange former: forsyningsressourcer (f.eks. offshore vind, geotermisk eller distribueret sol), ressourceplacering (forskellige lokationer kan give komplementære profiler), efterspørgselsfleksibilitet og tættere koordinering med nabostater. Den tekniske undersøgelse viser, at importeret strøm fra disse naboer ofte spiller en nøglerolle i balanceringen af ​​nettet. I betragtning af undersøgelsens konklusion om, at strømreserver er tilgængelige i hele Vesten, når Californien har brug for det, vil tættere koordinering gøre det muligt for Californien at stole på sine naboer mere selvsikkert.

Californiens accelererede overgang til ren energi er en mulighed

At gå videre med Californiens transformation af ren energi giver masser af udfordringer for at fortsætte med at holde lyset tændt, såsom hvordan man bliver ved med at bygge ny infrastruktur, engagere sig dybere med elforbrugere for at låse op for distribuerede ressourcer og forstå implikationerne af at være afhængige af nye ressourcer som batterier, der giver strøm i en klemme, men skal genoplades.

Denne transformation tilbyder imidlertid også utrolige muligheder gennem smartere planlægning og politik som at bekæmpe klimaændringer, forbedre luftkvaliteten i ugunstigt stillede samfund, vedtage nye tilgange til at vurdere den mest effektive kombination af rene elektricitetsressourcer, skabe en arena for alle former for teknologisk innovation til at blomstre , og opbygning af et mere modstandsdygtigt net, der vil være en model for andre stater og lande.