美国加州大停电，是可再生能源发电惹的祸？
8月中旬，美国加州经历了19年来首次滚动停电。加州独立系统运营商发出警告， 由于电网吃紧，需要采取分区滚动式停电模式来防止电网崩溃。 消息一出，引发关注。正值美国大选之际，这一话题瞬间被政治化。据媒体报道，停电事件中，超过100万人失去了电力供应。
目前的初步原因汇总显示：停电是多种概率事件同时发生造成的，其中包括天然气机组的宕机；高温天气跨区联络线过热限流，部分老化线路容量不足；风电场宕机等等。系统调度与监管机构对于系统是否购置了足够充足的备用仍旧存在认定上的争论。
上一次加州下令滚动停电是在2001年能源危机期间。 从1月到5月，发生多次停电，其中一次影响150多万客户，其原因是能源短缺和能源批发商操纵市场合力发挥作用的结果。
加州州长纽森（Gavin Newsom）强调，加州电力短缺是“不可接受的”。他将电力短缺归因于加州从污染性的天然气过渡到太阳能、风力发电等“清洁”能源的结果，因为太阳下山之后或无风时，无法发电。他承诺释出更多能源，也将对电力短缺进行全面调查。纽森表示， 由于过去几天创纪录的高温，用电需求大增， 曝露 出可再生能源的不足。
光伏发电出力特性会给电网安全稳定运行造成巨大影响。截至2019年年底，美国加州光伏发电的装机容量为2740万千瓦，占美国光伏发电总装机容量比例约36%，居全美第一。光伏发电量通常情况下占加州总发电量的比例约为20%。
在高比例光伏发电接入的情况下，加州净负荷曲线为“鸭型”曲线，即负荷曲线在中午前后到达低点，在15时之后开始上升，负荷曲线峰谷差大，这为加州电力调度带来困难。
为此， 加州一直非常重视需求响应发展，通过相关激励手段调动负荷侧灵活资源积极性，以解决电力供需矛盾。 然而，此次罕见热浪袭击加州，加之疫情影响，居民大多居家，空调负荷等温度调节负荷激增，大大激化了原有的电力供需矛盾。
本次加州轮流停电事件一方面说明， 光伏发电、风电等电源出力具有波动性、反调峰性，对电网安全稳定运行造成的威胁不可忽视 。高比例新能源发电接入的情形下，亟须开展电力电子化电力系统稳定性基础分析、电力电子化电源的宽频带振荡特性等基础理论研究，完善电力系统稳定计算标准体系，突破海量超电磁暂态仿真技术瓶颈，提高电网仿真分析能力，支撑深度认知电网特性。
另一方面，本次加州轮流停电事件中，高比例光伏发电接入、罕见高温、疫情居家等多因素交织，充分表明在电网安全运行中，考虑单一因素具有一定的局限性，多种情景叠加则进一步考验电网供电能力。 电网企业需在规划、运行、营销乃至应急等环节充分考虑综合因素，确保供电可靠。
随着分布式电源、储能系统、新能源 汽车 等领域相关技术不断发展， 负荷侧灵活资源有着极大的开发利用空间 。我国经过多年摸索，在负荷侧灵活资源利用上取得了显著成效。据相关研究，我国负荷侧灵活资源超过2亿千瓦，通过相关政策、机制挖掘这些资源价值，意义重大。
电力服务具有普惠特点，涉及民生问题。本次加州轮流停电事件中，电力供需紧张在电力及上游能源市场上造成了一系列连锁影响。 电价快速上涨加重了防疫期间居民、企业的经济负担，对经济 社会 发展造成巨大影响。
反观国内，在防控新冠肺炎疫情期间，电网企业主动担当，坚决执行国家降低电价政策，有力支撑“六稳”“六保”目标实现，充分体现出我国的制度优势。可见，我国电网 健康 发展需要坚持制度自信，发挥“六个力量”，为经济 社会 发展和民生改善提供有力保障。
1.加利福尼亚大学欧文分校的主要学科包括医药学、护理学、法律、商学、工程学、人文学科、化学、生命科学、物理学、数学、计算机科学，机械与航空航天科学、社会生态学、英语文学等等。 2.学院设置：克莱尔·特雷弗艺术学院、教育学院、Paul Merage商学院、生物科学学院、计算机信息学院、物理学院、社会生态学院、社会科学学院、亨利·萨谬工程学院（HenrySamueli School of Engineering and Applied Science）。 1.加利福尼亚大学欧文分校（University of California, Irvine缩写UCI）建于1965年，属于加州大学系统 (University of California) 十大综合实力最为强劲的分校之一，属于世界最知名且极赋声誉的最顶尖公立大学之一。加利福尼亚大学欧文分校位于南加州，洛杉矶以南约50英里的橘郡（Orange County）的尔湾市（Irvine）。完美的地理位置，极佳的学习生活环境，以及被誉为南加州硅谷的橘郡的大量高科技企业的支持，使该校成为系统中成长最快的分校。UCI在最优秀的100所建校历史不足50年的学校中排名全美第一，世界第七，其既有大型科研学校的教学实力，也有小型院校的友好氛围。 2.风景优美的校园，良好的治安，雄厚的师资力量，丰富的课外活动都是加州大学欧文分校所具备的，此外，学生的领导力能力也会在此得到提升，还有诸多优秀的研究生专业包括法律、商学、工程学、人文学科、医药学、护理学、化学、生命科学、物理学、数学、计算机科学。 3.加州大学欧文分校虽然建校时间短，但在2016年USNEWS 排名中与加州大学圣地亚哥分校并列第39位[1] 。而在2016年USNEWS公立大学排名中与加州大学圣地亚哥分校并列于第9位 。
4.UCI最好的学科是医药学、护理学、法律、商学、工程学、人文学科、化学、生命科学、物理学、数学、计算机科学，机械与航空航天科学、社会生态学、英语文学。其中Paul Merage商学院在2015年QS发布的世界最佳商学院（北美地区）中排名第33位，紧随卡耐基梅隆大学Tepper商学院。在2010新发布的美国国家科学研究委员会（National Research Council）的学科研究实力排名（又称“全美大学博士学位项目排名”）中，UCI的物理学研究排名全美第8，生命科学研究排名第12，环境科学、化学研究均排名第15，数学、计算机科学研究均排名第20，材料科学研究排名第25，电气和电子工程研究排名第35。 5.因为生命科学是全大学最好和开设学生选修课最多的学科，不少有志将来念医科的青年人，都希望能在这里修读生命科学专业或选修该系课程。UCI有42%的学生是亚裔美国人，包括不少在美国落地生根的中国大陆移民的后代和中国台湾人、香港人，还有日本人、南韩人、新马泰人等。
2.伦敦大学学院University College London开设专业了能源经济、政策与环境硕士Economics and Policy of Energy and the Environment MSc、能源与环境材料硕士Materials for Energy and Environment MSc。
3.帝国理工学院Imperial College London开设了可持续能源发展硕士MSc in Sustainable Energy Futures。
4.兰卡斯特大学Lancaster University开设了能源与环境硕士Energy and the Environment。
5.诺丁汉大学University of Nottingham开设了可再生能源与建筑硕士 Renewable Energy and Architecture (Nottingham/Ningbo) Masters (MSc)。
6.伦敦城市大学 City University London开设了能源环境技术与经济硕士MSc Energy, Environmental Technology and Economics；可再生能源与电力系统管理硕士MSc Renewable Energy and Power Systems Management。
7.杜伦大学 Durham University开设了新能源与可再生能源硕士MSc in New and Renewable Energy；能源与社会学硕士MSc in Energy and Society。
8.伦敦大学皇后玛丽学院Queen Mary, University of London开设了可持续能源系统硕士MSc in Sustainable Energy Systems。
9.南安普顿大学 University of Southampton开设了能源与可持续性硕士（方向能源资源与气候变化）MSc Energy and Sustainability (Energy resources and Climate Change)；能源与可持续性硕士（方向能源,环境与建造）MSc Energy and Sustainability (Energy, Environment and Buildings)；可持续能源技术硕士MSc Sustainable Energy Technologies。
10.拉夫堡大学 Loughborough University开设了可再生能源管理 Master in Renewable Energy。
（一）可再生能源开发利用的科学技术研究、标准制定和示范工程；
（二）农村、牧区生活用能的可再生能源利用项目；
（三）偏远地区和海岛可再生能源独立电力系统建设；
（四）可再生能源的资源勘查、评价和相关信息系统建设；
（五）促进可再生能源开发利用设备的本地化生产。
这种基金是国家为支持可再生能源发电，促进可再生能源发电行业稳定发展而设立的政府性基金。法律规定，可再生能源发展基金用于支持以下事项：可再生能源开发利用的科学技术研究、标准制定和示范工程；农村、牧区的可再生能源利用项目；偏远地区和海岛可再生能源独立电力系统建设；可再生能源的资源勘查、评价和相关信息系统建设；促进可再生能源开发利用设备的本地化生产。
且不说是否都合理，至少说明互联网增长和扩张的红利消失，消费互联网将逐步回归成为微利的基础设施，而此时从传统行业进入互联网，显然会遭遇49年加入国民党的尴尬。
近几年圈内也基本都有共识，互联网会向产业发展。早几年意识到消费互联网不可持续，早早转型进入产业赛道，而做产业或行业产品的前提是，对于产业或行业的理解，本篇谈谈对于电力系统的理解。
新的变量
前段时间《以「碳中和」概念为例，聊聊产品经理的底层逻辑》探讨了碳达峰和碳中和是中国未来几十年确定性非常高的事情，围绕此课题展开的工作，将随着时间推进不断释放长期价值。
为了实现碳达峰和碳中和目标，关键路径之一就是采用可再生能源发电，而电力系统需要解决发电和用电瞬时平衡的问题，这就给电力系统带来了新的挑战。电网需要逐步向智能电网升级，才能满足新形势下的要求。
理解电力系统的变量是驱动未来的核心因素，建立从发电、输电、变电、配电、用电的全流程，是形成电力系统认知的基础。
新能源发电
既往发电主要靠火电，主要能源是煤。一方面，煤是不可再生能源；一方面，烧煤产生大量二氧化碳是主要的温室气体，会造成地球气温上升。于是采用新能源发电就成了理想的替代方案。
比较理想的可再生能源主要有风能、光能、水能。到内蒙或河北张北随处可见风力发电的风车；在广大农村不断增多在屋顶的光伏发电装置。新能源在快速落地。
但新能源本身具有随机性、季节性及受天气影响大，因此新能源发电存在不稳定性。这也促使电网做更精准的出力预测和储能装备开发更为必要。
特高压传输
「特高压」这个词近些年出现的频率越来越高，并且被看作中国尖端科技之一。
由于电力在线路上输送存在损耗，而电压越高损耗越小，可传输的距离越长。再结合中国风电和光伏基本上都在西北和北部，水电则主要在西南。而主要用电负荷在东部和东南，这种发电和用电地理上的不平衡，就需要将电能跨长距离运输到东部和南部，而特高压是解决长距离电能运输的关键技术。
以前在湖南读书时，夏天偶尔停电，主要原因是以往火力发电需要将北方的煤运输到南方，而当煤炭供应不足，夏天又出现高峰负荷时，只能拉闸限电。
当然特高压技术的发展除了供需不平衡外，相比发达国家还有个重要原因是，中国经济还在快速发展，新增发电出力和负荷不断增加，客观上推动了对特高压越来越大的需求。而美国从经济因素出发，就没有特别大动力发展特高压技术。
变电和配电
上文提到为了降低电能在输电过程损耗，需要将输电电压提升。同样地，将电力输送给配电网或用户，也需要降低电网等级。为了实现升压和降压就需要有变压器，变压器原理主要靠电感线圈匝数实现升压或降压。以前在农村随处可见裸露的变压器，如今城市主要用配电箱，内部就包含变压器，但从观感和安全性上都有较大提升。
电网正常运行促进正常的生产和生活正常进行，为了防止电网出现问题，自动化的运维监控必不可少，对于电压、电流、正常负荷监控更是基本课题。当出现故障时，电网可以自动调节开关，避免故障蔓延和造成更大损失。
今年春节去西藏游玩，路过某个冰川下有个小屋，小屋由石头砌成，且没有通电，屹立在夕阳下冒出滚滚牦牛粪的炊烟，让人感叹这里的居民生活之原始，如果通电日子会好很多。
前段时间看央视介绍架设西藏超级电网的节目，在西藏架设输电、变电和配电网尤其困难，但考虑我国是社会主义国家，能在经济效益远小于民生效益的事情上如此投入，也是让人自豪，希望那家人能尽快通上电。
有序用电
我们每个人每天生活都离不开电，用电是自然又无感的事情，而实际用电一些趋势也逐步会影响我们每个人。
我们对电能需求越来越大。以个人家中为例，大功率用电器就包含电视、空调、冰箱、热水器、微波炉、电磁炉、跑步机、新风机等，年度用电度数更是超出对儿时用电度数的认知。
节约用电非常必要，但我们需要承认的一点是，随着经济的发展，人们会对电的需求越来越大。比尔盖茨在《气候经济与人类未来》也提到他自己碳排放非常高，但仍不是从堵的方式，避免私人飞机出行，而是从疏的方式做更大有益于降低碳排放的投资和行动。
未来新型电网电价会实时动态调价。电力系统本质上电能的供需，每个时刻供需情形都会变化，电价理论上也应该动态调价。实时电价特征是，用电低谷时电价低，用电高峰时电价高，通过市场的方式动态调节价格。
如果未来动态电价，最好的办法就是在低峰时用电，例如热水器、空调、电饭煲等产品都具有定时功能，电商平台售卖的各种定时插座也能在一定程度上解决分时用电的需求。当然更进一步，我们甚至可以将部分用电器的控制权交给供电公司，动态地削峰填谷，既解决了电网负荷稳定的问题，也能满足低成本用电的需求。
小乐帝，一线AI产品经理、科技优秀作者、产品经理读书会创始人。
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