将100%清洁能源整合到电网基础设施中

从大型传统发电厂向可再生能源的转变带来了一些非常有趣的挑战，涉及新的资源组合如何满足需求以及如何保持电网可靠性 - 这是几个ESIG工作组关注的技术挑战。主要工作领域包括输电规划-将太阳能和风能从最佳资源潜力带到将要消耗的地方-混合资源，可以配对发电和存储，以及可再生能源在电力市场中发挥不可或缺的作用所需的市场和运营变革，并承担更大的责任来支持电网可靠性。ESIG及其成员最近采取的举措概述如下，并在IEEE电力和能源杂志11月/12月刊的一系列文章中进行了讨论，其中ESIG执行董事Charlie Smith和副主任Debra Lew担任
客座编辑。

扩大全国输电基础设施，以跨地区共享太阳能和风能生产

随着美国走向脱碳，在偏远地区正在建设大量的风能和太阳能资源，这些地区具有最大的资源潜力，但远离城市中心。由于缺乏将这种廉价和清洁能源输送到需要的地方的传输能力，导致互连队列很长，超过600吉瓦的发电和储能项目需要数月或数年才能实现互连。ESIG的白皮书《100%清洁电力的输电规划》综合了关键研究，并制定了一个概念设计，通过积极的输电规划和开发，更快、更经济地实现美国的清洁能源目标。本技术简介概述了ESIG的建议，并总结了改进设计和支持美国宏观电网建设所需的工程分析。Macrogrid 设计研究的范围开发描述了整个研究工作的一般轮廓，并提供了有关各个研究元素的其他详细信息。

利用混合资源提升太阳能提供的价值

混合资源结合了多种类型的发电和/或负载，这些发电和/或负载在一个点上连接到电网 - 今天，这通常意味着太阳能加存储。在太阳能发电厂中增加电池存储提高了太阳能资源的价值，使其能够在全区域太阳能产量高的时候为电池充电，并将能源供应转移到傍晚时分。虽然太阳能+储能是当今最常见的混合动力类型，但最终，市场设计和监管要求应该允许许多新型资源和技术的混合。ESIG的报告《解锁混合资源的灵活性》描述了什么是混合资源，讨论了为什么该行业看到跨技术类型的混合化程度越来越高，并为系统规划人员、市场设计师和政策制定者提供了建议，因为他们定义了管理混合资源使用的市场规则和要求。

确定高级（成网）逆变器所需的功能

用于目前几乎所有部署的太阳能、风能和电池存储资源的逆变器需要稳定的电网频率和电压，而这些频率和电压目前由传统发电厂维持。但随着可再生能源水平的上升和传统工厂的退役，一些逆变器将需要具有新的高级控制（称为“电网形成”），以维持自身的系统稳定性。然而，
这些高级控制的具体要求尚未定义，导致系统操作员、设备所有者和制造商面临先有鸡还是先有蛋的问题：对能力的要求还是能力本身？电网运营商如何知道新设备的性能如何？是什么驱使制造商在没有市场强制要求或以其他方式激励的情况下投资新技术？未能打破这一循环将阻碍我们实现能源转型目标的能力并增加成本。ESIG关于电网形成技术在能源系统集成中的作用的报告讨论了需要哪些高级控制，并描述了定义和激励适当功能的前进道路。

将分布式能源资源整合到批发市场

分布式能源（DER），如屋顶太阳能，电动汽车充电或连接到配电系统的电池，可以提供一系列电力系统优势;然而，为了实现这一目标，需要更密切地协调配电和输电系统。如果没有这种协调，电力系统就有可能被过度或建设不足，并且运行起来将越来越具有挑战性，从而导致高成本和潜在的可靠性降低。朝着这种更加协调的电网发展将需要更好地将DER整合到批发市场和运营以及分销系统运营中。ESIG的报告《DER整合到批发市场和运营中》研究了实现这一目标所需的法规、市场规则和运营实践的变化。

重新定义资源充足性

电力系统规划者、政策制定者和监管机构必须继续平衡电力系统规划的三大支柱：可负担性、可持续性和可靠性。每一项
对于确保平稳、清洁的能源转型都至关重要。电网可靠性的一个方面是资源充足性：系统运营商有足够的资源来满足预计的未来负荷，同时考虑到发电和负荷的不确定性。风能、太阳能、储能和负载灵活性的作用越来越大，这要求行业重新思考可靠性规划、资源充足性方法和分析方法。变化的融合需要新的数据、方法和指标来更好地描述不断变化的可靠性风险。ESIG的报告《重新定义现代电力系统的资源充足性》确定了现有资源充足性评估方法和指标中的差距，并提出了改进分析的建议。ESIG还制定了COP26政策简报“资源充足性与公共政策的交集”，总结了供政策制定者使用的建议。

关于作者
Julia Matevosyan是能源系统集成集团（ESIG）的总工程师，在电力行业拥有20多年的经验。在加入ESIG之前，Matevosyan是德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT）的首席规划工程师。