Cách thức hoạt động của lưới điện Hoa Kỳ

Lưới điện của Hoa Kỳ được mệnh danh là cỗ máy lớn nhất và phức tạp nhất thế giới. Nó là một mạng lưới nguồn điện và người dùng được kết nối với nhau được cân bằng một cách tinh vi, nhưng phức tạp hơn bất cứ thứ gì mà một triệu con nhện có thể dệt nên.

Mỗi phút mỗi ngày, lưới điện phải tạo ra lượng điện chính xác cần thiết và phản ứng trong vòng vài giây nếu có sự mất cân bằng. Khi máy điều hòa không khí của bạn bật, máy phát điện ở đâu đó quay chậm hơn một chút và phải được cân bằng lại để duy trì điện áp. Việc quản lý chính xác quá trình phát điện và sử dụng (tải) diễn ra ngay lập tức, nhưng việc chuẩn bị cho lượng điện năng cần thiết vào bất kỳ thời điểm nào trước tiên được thực hiện trong nhiều khung thời gian, từ trước một giờ đến hàng năm.

Khi thế giới của chúng ta ngày càng phụ thuộc vào điện và rời xa nhiên liệu hóa thạch, điều quan trọng là mọi người phải biết một chút về cách thức hoạt động của lưới điện cũng như vai trò của các tấm pin và pin năng lượng mặt trời trong lưới điện.

Các thành phần của lưới điện Hoa Kỳ

Có bốn thành phần chính của lưới điện:

• Máy phát điện
• Truyền tải
• Phân phối
• Tiêu thụ

Cùng tìm hiểu bốn khái niệm này đề cập đến cách điện được tạo ra, di chuyển và sử dụng. Sau đó, có một phần thứ năm, bao gồm cách thức phát triển và quản lý lưới điện. Dưới đây là một chút xem xét kỹ hơn:

Máy phát điện

Sản xuất đề cập đến các nguồn năng lượng điện. Vào đầu những năm 1830, Michael Faraday khám phá ra rằng năng lượng cơ học có thể được chuyển đổi thành năng lượng điện bằng cách quay một phần tử dẫn điện bên trong một từ trường. Trong vòng 50 năm, khái niệm đó đã được hoàn thiện và áp dụng trên quy mô lớn, với năng lượng cơ học được cung cấp bởi các tuabin khổng lồ quay bằng hơi nước đun sôi bằng than đốt hoặc thủy điện.

Vào năm 1882, Edison Illumination Company lần đầu tiên kích hoạt nhà máy phát điện Pearl Street Station, nhà máy này đốt than để tạo ra hơi nước biến “máy phát điện” khổng lồ, hay còn gọi là máy phát điện. Mặc dù ban đầu nhà máy phục vụ ít hơn 100 khách hàng chiếu sáng, nhưng nó đại diện cho lưới điện đầu tiên.

Các nguồn sản xuất điện hiện đại bao gồm tuabin sử dụng than, khí đốt, thủy điện, hạt nhân, gió và địa nhiệt làm nguồn nhiên liệu. Và sau đó là nguồn điện yêu thích của chúng ta: năng lượng quang điện, không cần năng lượng cơ học hoặc các bộ phận chuyển động trong quá trình sản xuất. Thay vào đó, nó tạo ra dòng điện từ các electron bị kích thích trong vật liệu bán dẫn như silicon hoặc pin mặt trời màng mỏng.

Dưới đây là hình ảnh hiển thị các nguồn phát điện (lớn hơn 1 megawatt) ở Hoa Kỳ tính đến năm 2021:

Khi chúng ta đề cập đến việc phát điện trên lưới, chúng ta đang nói đến việc lắp đặt quy mô lớn thường tạo ra điện năng được đo bằng megawatt (MW). Các máy phát điện lớn nhất trên thế giới có thể sản xuất điện năng được đo bằng gigawatt (GW), hoặc hàng nghìn megawatt. 

Các nhà máy điện lớn nhất sản xuất cái được gọi là điện cơ bản, nghĩa là chúng luôn hoạt động và năng lượng mà chúng tạo ra hầu hết đều cần thiết, mọi lúc. Các nhà máy điện hạt nhân, than, thủy điện, và thậm chí cả địa nhiệt lớn đều sản xuất năng lượng tải cơ sở. Các nhà máy này mất nhiều thời gian để khởi động (từ hàng giờ đến hàng ngày), sản xuất điện đáng tin cậy với chi phí rẻ khi vận hành. 

Khi nhu cầu năng lượng thay đổi suốt cả ngày, các nhà máy điện cao điểm được sử dụng để đáp ứng nhu cầu. Những nhà máy này có thể khởi động nhanh chóng và cung cấp năng lượng ngay sau khi chúng được kích hoạt. Đôi khi chúng được gọi là “thế hệ phát điện có thể thay đổi được”, bởi vì chúng đáp ứng các lệnh tăng cường cung cấp điện. Các nhà máy đỉnh cao truyền thống đốt khí đốt tự nhiên hoặc khí sinh học để quay tuabin hơi nước, nhưng gần đây các hệ thống lưu trữ năng lượng như pin quy mô lưới hoặc hệ thống lưu trữ thủy điện được bơm đã được sử dụng để đáp ứng nhu cầu cao điểm. 

Cuối cùng, các nguồn tài nguyên tái tạo như năng lượng mặt trời và gió được gọi là thế hệ không liên tục . Như một số người ghét tái tạo muốn chỉ ra, mặt trời không phải lúc nào cũng tỏa sáng và gió không phải lúc nào cũng thổi. Rất may, các nhà khí tượng học hiện có thể dự đoán thời tiết với độ chính xác gần như hoàn hảo trước thời hạn một ngày, vì vậy các nhà điều hành lưới điện có thể lập kế hoạch phát điện không liên tục dựa trên các điều kiện dự đoán và điều chỉnh lượng điện do các nguồn khác tạo ra để đáp ứng. 

Khi các tùy chọn lưu trữ năng lượng trên quy mô lưới tăng lên, các nguồn tài nguyên không liên tục sẽ được sử dụng một phần để sạc pin. Việc lưu trữ năng lượng quy mô lớn sẽ giúp giải quyết vấn đề gián đoạn, hoạt động giống như một sự kết hợp giữa các nhà máy điện cơ bản và điện đỉnh bằng cách cung cấp nguồn điện ổn định và sẵn sàng kích hoạt để đáp ứng với những thay đổi của nhu cầu.

Quá trình truyền tải

Cho dù chúng ta đang thảo luận về tải trọng cơ sở, đỉnh hoặc năng lượng tái tạo, gần như tất cả các nguồn phát điện lớn đều nằm cách xa khách hàng mà nguồn điện của chúng phục vụ. Đó là nơi mà các đường truyền đi vào.

Hệ thống truyền tải của Hoa Kỳ được tạo thành từ các đường dây điện cao thế mang điện từ nơi nó được tạo ra đến các khu vực mà nó được phân phối để sử dụng.

Ở Mỹ, hầu hết việc truyền tải xảy ra qua các đường dây điện trên không treo lơ lửng trên không trên các tháp truyền tải hoặc giá treo. Bạn có thể đã thấy chúng chạy ngang qua cảnh quan, trông giống như những tòa tháp Tinkertoy khổng lồ.

Các dây này mang điện ở điện áp rất cao để giảm tổn thất. Hầu hết nguồn điện mà chúng ta sử dụng trong gia đình và cơ sở kinh doanh được phục vụ ở 120 hoặc 240 volt, nhưng các đường dây truyền tải và truyền tải phụ được thiết kế để mang điện ở hàng chục hoặc hàng trăm kilo volt (kV).

Dưới đây là hình ảnh cho thấy cách xác định điện áp mang trên dây dựa trên thiết kế tháp truyền tải:

 

Hệ thống truyền tải được thiết kế để mang điện áp rất cao, nhưng năng lượng được tạo ra bởi ngay cả những tuabin lớn nhất cũng không hoạt động ở những điện áp này. Vì vậy, khi nguồn điện được tạo ra, nó phải được “nâng cấp” bởi các máy biến áp tại một trạm biến áp trước khi truyền tải. Sau đó, nguồn điện được truyền dọc theo dây dẫn cho đến khi nó đến trạm biến áp phân phối, tại đó nó được hạ xuống một lần nữa để nó có thể được gửi đến các khu vực lân cận.

Phân phối

Đường dây phân phối là những đường dây được gắn trên các kết cấu cột chạy khắp các thành phố, thị xã nơi khách hàng sử dụng điện sinh sống. Máy biến áp nhỏ hơn được đặt trên cột hoặc trong hộp máy biến áp nối đất gần khách hàng, tùy thuộc vào dây dẫn trên không hoặc dưới đất. Các máy biến áp này giảm điện lần cuối xuống 240 vôn được sử dụng trong hầu hết các gia đình và cơ sở kinh doanh.

Các máy biến áp phân phối này là hai chiều, cũng tăng cường công suất khi nó được gửi đến lưới điện từ nguồn được gọi là tài nguyên năng lượng phân tán (DER) . Các thiết bị lắp đặt năng lượng mặt trời, tuabin gió nhỏ, pin và các thiết bị khác thuộc danh mục này. Khi DERs tạo ra nhiều điện hơn mức cần thiết của khách hàng chủ nhà của họ (ví dụ: một ngôi nhà có tấm pin mặt trời), nó sẽ được gửi trở lại dọc theo dây dẫn đến cột và sau đó ngay lập tức được cung cấp cho những người tiêu dùng khác trong khu vực địa phương.

Tiêu thụ

Điểm đến cuối cùng của tất cả điện năng được tạo ra và gửi lên lưới là nhà và cơ sở kinh doanh của người tiêu dùng điện. Bất kỳ đối tượng nào tiêu thụ điện được gọi là “phụ tải” và phụ tải phục vụ là đối tượng của các tiện ích phân phối, còn được gọi là “đối tượng phục vụ phụ tải” (điều này sẽ quan trọng ở phần sau).

Trong quá khứ, phục vụ tải là một công việc khá đơn giản, nhưng thời gian đang thay đổi. Nhiều gia đình và doanh nghiệp hiện có DERs như lắp đặt bảng điều khiển năng lượng mặt trời và pin. Và vẫn còn nhiều người tiêu dùng có các thiết bị kết nối Internet như bộ điều nhiệt thông minh, máy nước nóng, bộ sạc EV, v.v.

Do những phát triển gần đây về thiết bị gia dụng được kết nối và năng lượng phân tán, người tiêu dùng hiện đại có nhiều cơ hội tham gia vào lưới điện hơn bao giờ hết. Các công ty tiện ích ở nhiều bang đã khởi xướng các chương trình đáp ứng nhu cầu tự nguyện , theo đó họ thực hiện những việc như điều chỉnh từ xa bộ điều nhiệt thông minh, làm nóng nước dự trữ và sạc EV trong thời gian không cao điểm, hoặc thậm chí kích hoạt bộ lưu trữ pin tại nhà của khách hàng khi lưới điện cần thêm điện.

Tất nhiên, hàng triệu người vẫn chỉ đơn giản sử dụng điện khi họ cần, bật đèn và các thiết bị, hoạt động đơn giản như những người sử dụng điện. Nhưng lưới điện trong tương lai sẽ chứng kiến ​​người tiêu dùng năng lượng, nhà sản xuất và vận hành lưới điện trở nên phụ thuộc lẫn nhau và tương tác nhiều hơn. Sự chuyển đổi đó đang thúc đẩy một loạt các quy định mới nhằm duy trì trật tự và định hướng sự phát triển trong tương lai của các công nghệ hỗ trợ lưới điện.

Cơ cấu, quy định và quản lý nguồn điện trên lưới

Khi kết hợp với nhau, việc tạo ra, truyền tải và phân phối được gọi là chuỗi cung ứng. Tại Hoa Kỳ, các đơn vị được gọi là công ty tiện ích được giao nhiệm vụ vận hành chuỗi cung ứng vì lợi ích công cộng. Nói chung có ba loại công ty tiện ích:

Tiện ích công cộng , còn được gọi là tiện ích đô thị, thuộc sở hữu của chính quyền địa phương của cộng đồng mà họ phục vụ

Các tiện ích hợp tác , thuộc sở hữu chung của khách hàng và được điều hành bởi một ban giám đốc và ban lãnh đạo được bầu chọn.

Các tiện ích do nhà đầu tư sở hữu , hoạt động vì lợi nhuận của các cổ đông của họ và có thể được giao dịch công khai hoặc tổ chức tư nhân.

Lãnh thổ kinh doanh

Có nhiều cách khác nhau để cấu trúc một công ty tiện ích. Hầu hết các bang có thị trường điện được điều tiết. Ở những nơi này, khách hàng không có quyền lựa chọn họ mua điện từ ai và hầu hết được phục vụ bởi các công ty “tích hợp theo chiều dọc” sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Các công ty này phải cung cấp dịch vụ cho tất cả khách hàng trong một lãnh thổ dịch vụ xác định. 

Các bang khác có thị trường năng lượng phi điều tiết, trong đó nhiều tổ chức khác nhau vận hành các phần riêng biệt của lưới điện. Người tiêu dùng ở những thị trường này thường có khả năng lựa chọn họ mua điện từ ai, mặc dù việc phân phối vẫn do công ty vận hành dây điện xử lý. Những công ty này “chỉ sử dụng dây” vì chúng truyền và / hoặc cung cấp điện mua từ các nguồn khác. 

Cuối cùng, các công ty đô thị và hợp tác xã hoạt động ngay cả ở các bang có thị trường năng lượng được quản lý, đặc biệt là ở các khu vực ít dân cư hơn. Và ngay cả trong các thị trường được quản lý, năng lượng có thể được bán giữa các công ty lân cận khi cần thiết. Nó trở nên khá phức tạp, đặc biệt là khi điện được truyền qua các đường dây nhà nước. Sự phức tạp đó đòi hỏi một số giám sát nghiêm túc.

Ai giám sát lưới điện Hoa Kỳ?

Các công ty tiện ích được giám sát bởi một số cơ quan liên bang và tiểu bang cũng như một số nhóm công nghiệp và phi lợi nhuận được chính phủ trao quyền giám sát lưới điện. Dưới đây là tóm tắt nhanh:

• Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang (FERC) là cơ quan của chính phủ Hoa Kỳ giám sát việc bán và truyền tải điện và khí đốt tự nhiên giữa các tiểu bang và hoạt động của các đường ống dẫn dầu và nhà máy thủy điện cho toàn quốc. Các ủy viên của FERC đưa ra các quy tắc chi phối cách các tiện ích có thể hoạt động.
• Các Tổ chức Truyền tải Khu vực (RTO) và Đơn vị Vận hành Hệ thống Độc lập (ISO) chịu trách nhiệm quản lý cơ sở hạ tầng truyền dẫn trong khu vực địa lý của họ và vận hành các thị trường năng lượng bán buôn. Họ không sở hữu bất kỳ tài sản vật chất nào như đường dây tải điện mà thay vào đó đảm bảo rằng lưới điện hoạt động hiệu quả bằng cách quản lý tắc nghẽn, tạo thuận lợi cho thị trường và phối hợp lập kế hoạch mở rộng lưới điện dựa trên nhu cầu dự kiến ​​trong tương lai.
• Tập đoàn Độ tin cậy Điện Bắc Mỹ (NERC) là một tổ chức phi lợi nhuận trong ngành có thẩm quyền (do quốc hội cấp) hoạt động như Tổ chức Độ tin cậy Năng lượng (ERO) của quốc gia. NERC đảm bảo rằng hệ thống năng lượng lớn có khả năng phục hồi và đáng tin cậy và giám sát sáu tổ chức độ tin cậy khu vực nhỏ hơn (xem bản đồ bên dưới).
• Công ty công ích của tiểu bang đặt ra các quy tắc về cách các tiện ích vì lợi nhuận có thể hoạt động trong một tiểu bang. Họ chịu trách nhiệm phê duyệt chi tiêu vốn và hồ sơ tỷ lệ của các tiện ích, và thực hiện các luật do cơ quan lập pháp tiểu bang thông qua yêu cầu các tiện ích phải hành động theo một cách nhất định (ví dụ: Tiêu chuẩn Danh mục Đầu tư Tái tạo).

Lưới được phân chia như thế nào

Phóng to tầm nhìn 10.000 foot, lưới điện Bắc Mỹ bao phủ 48 tiểu bang phía dưới và phần lớn của Canada. Lưới thực sự được tạo thành từ ba lưới nhỏ hơn bao phủ các khu vực địa lý lớn và hầu hết hoạt động độc lập với nhau. Hai đầu tiên là sự kết nối phía Đông và phía Tây, được chia cắt bởi dãy núi Rocky. Thứ ba là kết nối Texas Interconnection, bao gồm hầu hết các bang Lone Star. Chỉ có một số nơi mà các dây dẫn đi qua giữa các kết nối này.

Trong các kết nối, sáu tổ chức tin cậy khu vực giám sát các lĩnh vực khác nhau:

Kết nối phía Tây được quản lý bởi Hội đồng Điều phối Điện lực phía Tây (WECC)

Kết nối phía Đông được chia thành các phân đoạn được kiểm soát bởi Tổ chức Độ tin cậy Trung Tây (MRO) , Tổng công ty Độ tin cậy SERC (SERC) , Độ tin cậyFirst (RF) và Hội đồng Điều phối Quyền lực Đông Bắc (NPCC).

Texas Interconnection được quản lý bởi Tổ chức Tin cậy Texas (Texas RE).

NERC ủy quyền cho các tổ chức đáng tin cậy này giám sát hoạt động của lưới điện để đảm bảo rằng nguồn cung cấp điện sẽ duy trì ổn định cho tất cả người tiêu dùng. Đó là một công việc rất lớn và các tổ chức đáng tin cậy chỉ có thể thực hiện khi có sự giúp đỡ.

Cân bằng lưới

Như chúng tôi đã nói lúc đầu, lưới điện của Hoa Kỳ là cỗ máy lớn nhất và phức tạp nhất thế giới. Đó là một cỗ máy phải có sự cân bằng chính xác giữa lượng điện năng tạo ra và lượng điện năng sử dụng tại bất kỳ thời điểm nào.

Sự phức tạp đó và nhu cầu về độ chính xác đòi hỏi sự giám sát liên tục, mà trước hết là trách nhiệm của các cơ quan chức năng. Các đơn vị này hoạt động dưới sự quản lý của các tổ chức độ tin cậy khu vực để đảm bảo rằng việc tạo ra và tải được khớp đồng đều trên khu vực địa lý mà họ kiểm soát.

Các cơ quan quản lý cân bằng hầu hết là các công ty điện lực riêng lẻ có trách nhiệm theo dõi cung và cầu điện năng trong thời gian thực và phản ứng trong vòng vài giây để điều chỉnh bất kỳ sự mất cân bằng nào. Ví dụ, cơ quan quản lý cân bằng có thể tăng hoặc giảm sản lượng tại các nhà máy phát điện địa phương hoặc mua điện khẩn cấp từ lãnh thổ của cơ quan cân bằng lân cận khác.

Thị trường năng lượng

Thị trường năng lượng được vận hành trên các khu vực địa lý, do đó các chủ sở hữu cơ sở hạ tầng sản xuất, truyền tải và phân phối có thể mua và bán dịch vụ của họ trên các tuyến nhà nước để đảm bảo rằng nguồn điện luôn sẵn có khi nào và ở đâu cần.

Để có điện từ máy phát điện đến khách hàng, trước tiên nó phải được đơn vị phân phối (tức là đơn vị phục vụ phụ tải) mua và đăng ký để truyền qua đường dây điện cao áp. Hầu hết năng lượng được mua bởi các đơn vị phục vụ phụ tải từ các máy phát điện thông qua các hợp đồng đã định sẵn. Việc sử dụng năng lượng thay đổi từng ngày được mua trong một cuộc đấu giá mở trên thị trường năng lượng.

Lượng năng lượng cần thiết trong một ngày nhất định phụ thuộc vào dự đoán của các thực thể phục vụ phụ tải về nhu cầu điện năng của khách hàng của họ sẽ như thế nào tại bất kỳ thời điểm nào. Hầu hết các giao dịch trên thị trường diễn ra hàng ngày, với các tiện ích dựa trên nhu cầu dự đoán của họ dựa trên mức sử dụng trước đây và điều kiện thời tiết dự kiến. Các giao dịch bổ sung được thực hiện trên thị trường thời gian thực, cứ mỗi giờ một lần và năm phút một lần, để đảm bảo cung khớp chính xác với cầu.

Các nhà khai thác thị trường

Như đã đề cập ở trên, thị trường năng lượng ở Mỹ hầu hết được giám sát bởi RTO và ISO, nhưng ở một số khu vực nhất định – khu vực tây bắc, tây nam và đông nam – thị trường được điều hành bởi các công ty tiện ích cá nhân hoặc các cơ quan liên bang như Tennessee Valley Authority. Đây là bản đồ hiển thị các khu vực và nhà khai thác thị trường khác nhau:

FERC giao nhiệm vụ cho các nhà điều hành thị trường năng lượng chạy các cuộc đấu giá tập trung để xác định giá của các giao dịch trong ngày và thời gian thực được mô tả ở trên. Họ cũng phải đảm bảo rằng mọi thực thể làm việc trên lưới điện đều có quyền truy cập mở vào thông tin thị trường theo thời gian thực mà họ có thể sử dụng để quyết định cách mua và bán dịch vụ. Các RTO và ISO chịu trách nhiệm đảm bảo rằng thị trường hoạt động hiệu quả và lập kế hoạch nâng cấp và mở rộng lưới điện truyền tải trong tương lai để cung cấp cho thị trường hiệu quả liên tục.

Cách hoạt động của lưới điện

Gần như mỗi ngày ở Mỹ, lưới điện hoạt động trơn tru đến mức hầu hết chúng ta thậm chí không nghĩ đến nó. Bật công tắc đèn, cắm điện thoại thông minh hoặc khởi động máy sấy quần áo; nó chỉ hoạt động. Nhưng mỗi khi bạn bật một thiết bị, nguồn điện đó phải đến từ máy phát điện ở đâu đó. Theo một cách nào đó, những người vận hành lưới điện biết bạn sẽ làm điều đó và có điện vào đúng thời điểm.

Có hàng ngàn công nhân mà công việc của họ là giữ cho nó như vậy. Ví dụ: công nhân nhà máy phát điện đấu thầu điện năng của họ vào các thị trường bán buôn, trong khi công nhân tại các đơn vị phục vụ phụ tải đặt hàng cho điện năng hàng ngày, sau đó theo dõi nhu cầu từ khách hàng của họ và điều chỉnh đơn đặt hàng của họ hàng giờ và cứ năm lần. phút. Tất nhiên, hầu hết công việc này được xử lý bằng máy tính có mô hình dựa trên petabyte dữ liệu về các kiểu thời tiết, mức sử dụng trong lịch sử và mức cao nhất dự kiến.

Công nhân tại các cơ quan quản lý cân bằng đảm bảo rằng bất kỳ thay đổi nào trong việc sử dụng đều được giải quyết bằng cách quay vòng các nhà máy đỉnh cao, kích hoạt tải đáp ứng hoặc cắt giảm lượng phát điện dư thừa. Công nhân tại các RTO đảm bảo rằng công suất trên lưới điện luôn có sẵn và đáng tin cậy để mang điện từ máy phát, qua hệ thống truyền tải, đến các trạm biến áp phân phối để cung cấp điện cho khách hàng.

Điều gì xảy ra khi cầu vượt quá cung?

Trong thời tiết khắc nghiệt và các trường hợp bất khả kháng khác, lưới điện có thể bị đột biến về nhu cầu trong thời gian ngắn. Tương tự, nếu một nguồn phát điện lớn bị hỏng, các nhà máy đỉnh cao cần nhanh chóng được kích hoạt để bù đắp cho sự chênh lệch nguồn cung.

Các mức tăng đột biến này chủ yếu do thị trường xử lý, với năng lượng từ các nguồn đạt đỉnh trở nên cực kỳ đắt đỏ trong thời kỳ nhu cầu cao hoặc nguồn cung bị gián đoạn. Nếu cầu vượt quá cung, tần số điện trên lưới có thể giảm xuống dưới các thông số vận hành. Để khắc phục sự cố, công ty điện lực có thể tham gia vào việc giảm tải , có nghĩa là tắt các bộ phận của lưới điện để giảm nhu cầu. Điều này có thể ở dạng mất điện có mục tiêu hoặc luân phiên.

Rất may, những sự kiện này đang trở nên dễ quản lý hơn so với những năm trước và có những công cụ mới mà các thực thể trên lưới có thể sử dụng để ứng phó. Đáp ứng nhu cầu là một trong những công cụ quan trọng nhất, trong đó các công ty có thể khớp nhu cầu với cung bằng cách kiểm soát việc sử dụng điện của khách hàng. Điều này được thực hiện bằng cách điều chỉnh bộ điều nhiệt và thiết bị thông minh, đồng thời kích hoạt pin của khách hàng, trong số những thứ khác.

Hầu hết thời gian, các sự kiện đáp ứng nhu cầu có thể được dự đoán trước một ngày (hoặc ít nhất vài giờ); chẳng hạn như khi nhiệt độ rất cao được dự báo. Những khách hàng đã tự nguyện tham gia chương trình đáp ứng nhu cầu sẽ nhận được thông báo rằng công ty điện lực sẽ điều khiển từ xa bộ điều nhiệt hoặc pin của họ và đôi khi có khả năng chọn không tham gia chương trình kiểm soát đó.

Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng vậy. Trong một sự kiện đáng chú ý gần đây, công ty điện Xcel Energy của Colorado đã kiểm soát bộ điều nhiệt thông minh của 22.000 khách hàng mà không cần thông báo khi một nhà máy nhiệt điện than 1.635 MW bất ngờ bị gián đoạn trong đợt nắng nóng. Những khách hàng đó đã khóa máy điều nhiệt của họ ở 78 hoặc 79 độ nhưng có khả năng ngăn chặn sự cố mất điện có chủ đích có thể khiến hàng nghìn người mất điện trong cái nóng oi bức.

Tương lai của lưới điện

Giảm khí thải cacbon, đáp ứng nhu cầu và phân phối các nguồn năng lượng. Những thứ này là tương lai của lưới điện, nhưng chúng cũng đã bắt đầu tạo ra sự khác biệt lớn ở hiện tại.

Chúng ta cần giảm khí thải cacbon lưới điện để chống biến đổi khí hậu. Rất may, việc giảm cacbon cũng đang trở thành một quyết định tài chính đúng đắn. Như chúng ta đã thảo luận ở trên, các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch kế thừa đòi hỏi nguồn cung cấp nguyên liệu bẩn liên tục là cách làm cũ.

Với chi phí nhiên liệu bằng không và nhu cầu vận hành và bảo trì tối thiểu, năng lượng mặt trời quy mô lớn mang lại sự ổn định về giá năng lượng trong tương lai. Điều này vượt trội hơn nhiều so với nhiên liệu hóa thạch, vốn thường xuyên thay đổi về chi phí do một số yếu tố, bao gồm chiến tranh, tranh chấp thương mại và các vấn đề địa chính trị khác. Trong nhiều trường hợp, việc xây dựng công suất năng lượng mặt trời mới đã ít tốn kém hơn so với vận hành các nhà máy than hiện có và xây dựng các cơ sở khí đốt tự nhiên mới .

Tất nhiên, khả năng gián đoạn của năng lượng mặt trời và gió có nghĩa là sẽ cần phải có các chiến lược để đối phó với lượng lớn năng lượng tái tạo “bổ sung”. Làm điều đó có thể sẽ yêu cầu nâng cấp cả cơ sở hạ tầng truyền tải và lưu trữ năng lượng, điều này sẽ làm tăng thêm chi phí.

Rất may, việc tài trợ cho những nâng cấp đó đã có trong Đạo luật Việc làm và Đầu tư Cơ sở hạ tầng và Đạo luật Giảm lạm phát. Các chương trình được nêu trong các dự luật đó thúc đẩy lưu trữ pin và cơ sở hạ tầng truyền tải mới để giúp lưới điện tích hợp nhiều năng lượng tái tạo hơn và giúp các nhà vận hành lưới điện dễ dàng ứng phó với các sự kiện khẩn cấp.

Nói về pin trong nhà , chúng được phân phối tài nguyên năng lượng (DER) giống như các tấm pin mặt trời trên mái nhà. Những thiết bị này rất tốt cho chủ nhà vì chúng cung cấp nguồn điện dự phòng trong trường hợp cúp điện và giúp mọi người giảm hóa đơn năng lượng ở những tiểu bang có đo sáng thuần .

Nhưng tương lai có một con đường khác cho các DER, vì Lệnh FERC 2222, sẽ cho phép các DER tham gia vào thị trường năng lượng bán buôn khi thiết kế của nó được hoàn thiện. Điều này không có nghĩa là các chủ sở hữu pin cá nhân sẽ đấu giá công suất tạo ra vào các cuộc đấu giá RTO. Thay vào đó, các nhóm DER, đôi khi được gọi là “nhà máy điện ảo” (VPP), sẽ được vận hành từ xa bởi các nhà tổng hợp và chủ sở hữu DER sẽ nhận được một số lợi ích bằng tiền từ các dịch vụ mà VPP cung cấp cho thị trường. Điều này đã xảy ra ở California, nơi sonnen điều hành năng lực bán VPP cho CAISO và kiếm tiền cho khách hàng của họ hàng tháng và khách hàng của Tesla có thể kiếm được tiền bồi thường bằng cách tham gia VPP để hỗ trợ lưới PG&E.

Mặc dù các giải pháp năng lượng mặt trời và pin hiện tại có thể giúp cung cấp năng lượng cho bạn trong trường hợp mất điện lưới , nhưng chúng chưa giúp ích gì nhiều cho hàng xóm của bạn. Với các bảng điện và thiết bị thông minh, tấm pin mặt trời và pin gia đình được kết nối, tương lai của lưới điện sẽ phụ thuộc lẫn nhau và tự động hơn bao giờ hết, cho phép mọi mạch điện trong nhà bạn tham gia vào việc đảm bảo độ tin cậy của lưới điện cho mọi người.

Kết luận

Mạng lưới điện đã trải qua một chặng đường dài từ ga Pearl Street, phát triển từ dưới 100 khách hàng đến phục vụ hàng triệu người Mỹ và Canada với nguồn điện đáng tin cậy cho gia đình và cơ sở kinh doanh của họ. Tương lai của lưới điện sẽ bao gồm nhiều nguồn tài nguyên thuộc sở hữu độc lập hơn tạo ra nguồn điện sạch từ mặt trời, gió và nước, cùng hợp tác góp phần vào sự ổn định và chất lượng môi trường của quốc gia.