Кривая улыбающегося аллигатора в энергосистеме MISO

В то время, как в Калифорнии (зона CAISO) доминирует выработка электроэнергии на основе солнца и, соответственно, "утиная" кривая суточного графика нагрузки, в зоне Верхнего Среднего Запада (Upper Midwest) доминирует сопоставимая по объёмам установленной мощности ветрянная генерация.

В 2017 году северная зона MISO, в которую входят штаты Миннесота, Айова, Северная Дакота и части штатов Монтана, Южная Дакота и Висконсин, получила 31% электроэнергии от ветра и небольшой гидроэлектростанции, в то время, как в зоне CAISO доля выработки электроэнергии от солнца составила, примерно, 24%.

В условиях продолжающегося снижения стоимости строительство объектов генерации на ВИЭ величина установленной мощности ветроэлектростанций в MISO продолжает расти, что оказывает существенное влияние на суточный график нагрузки в северной зоне MISO.

24 октября 2017 года в день пикового ветра 62% электроэнергии, произведенной в северной зоне MISO, поступало из возобновляемых источников энергии (почти полностью от ветроэлектростанций), превысив 68% между 03:00 и 04:00. На приведенной ниже диаграмме показано, как возобновляемое производство (жёлтое) с потреблением электроэнергии (синее) изменялось в течение дня 24 октября 2017 года.

Как видите, график генерации на ветре довольно ровный в силу того, что ветер был устойчивый в течении дня. Фактически, утренний пик 24 октября был менее существенным  при использовании выработки на ветрогенерации, чем без неё. Это часто случалось в течение года: в самые тяжелые трехчасовые нагрузки в северной зоне MISO в 2017 году ветрогенерация фактически уменьшила их тяжесть в 8 из 10 пиков (и в две трети случаях из 50).

Ниже представлен график нагрузки в зависимости от ветра. В отличии от безликой "утки" в CAISO этот график северной зоны MISO можно сравнить с улыбающимся аллигатором. 

Однако, это не означает, что можно не беспокоиться об интеграции ветрогенерации в энергосистему MISO. В отличие от солнечной генерации, график выработки которой сначала идёт вверх, а потом скатывается вниз по мере того, как солнце поднимается и опускается, у ветрогенератора не будет такой постоянной нагрузки, как утка; кривая чистой нагрузки ветра будет варьироваться в зависимости от недель и в течение года. Другой день в 2017 году лучше иллюстрирует вызовы, создаваемые ветром.

При самой высокой доле ветровой генерации в северной зоне MISO North 24 октября 2017 года, возобновляемые источники энергии стали более сложной задачей для энергосистемы 21 и 22 мая 2017 года. С мягкой весенней погодой спрос на электроэнергию был относительно плоским в течение этих двух дней, но ветер сильно изменил генерацию электроэнергии. В результате, чистая нагрузка резко упала в ночные часы 21 мая и снова начала расти утром 22 мая. Этот тип изменения нагрузки ставит перед энергосистемой MISO более сложную задачу, чем в CAISO ставит утиная кривая.

Тем не менее, энергосистема MISO с легкостью пережила эти колебания нагрузки, в первую очередь, за счёт того, что Верхний Средний Запад вложил значительные инвестиции в инфраструктуру передачи электроэнергии, избыточное производство ветра может быть перемещено по всему региону по мере необходимости.

В те дни в мае импорт и экспорт в MISO смягчили изменчивость генерации до такой степени, что другие источники генерации смогли с легкостью удовлетворить спрос. Местные предельные цены на электроэнергию в узле Миннесоты достигли максимума на уровне чуть ниже 5 центов за кВтч 21 мая и чуть ниже 6 центов за кВтч 22 мая. Для сравнения, 6 июля - пиковый день в Миннесоте в 2017 году - в среднем 8 центов за кВтч.

Профиль ветрогенерации имеет тенденцию быть более устойчивым в течение дня, чем солнечной генерации. Хотя бывают дни, когда ветер создает еще большие проблемы энергосистеме. Тем не менее, продолжающаяся глубокая декарбонизация требует значительного увеличения ввода генерации на ВИЭ, что усугубит проблемы балансирования генерации и потребления электроэнергии.