辅助服务市场和电子产品正在使电网变得更好

作为我的主要电网创新系列文章的一部分，我正在探讨的第三个主题是主要通过新兴市场将电网辅助服务货币化。这创造了新的收入机会，新的服务提供商或当前无法对此进行补偿的技术都可以满足这些新的收入机会。

电网创新系列从“未来是电力的7个理由”开始，并继续撰写有关高压直流电革命和围绕发电和消费的新价值链的区块链技术的文章。

什么是辅助服务？

美国联邦能源管理委员会（FERC）将辅助服务定义为：

鉴于控制区域的义务以及在那些控制区域内传输公用事业以维持互连的传输系统的可靠运行的义务，支持从卖方到购买者的电力传输所必需的那些服务。

它确定了六种不同的辅助服务：

调度和调度无功和电压控制损耗补偿遵循系统保护的能量不平衡

请注意，这不包括基本的发电，输电和配电。这些都是主要服务。辅助服务与对主要活动提供支持的辅助定义相一致，可以使网格保持平稳运行。

其中一些本身就是技术领域，但另一些是“免费”提供的，作为一代形式的特征。例如，如果大型资本发电资产（如水坝和燃煤电厂）相对接近发生不平衡要求监管的地方，则很容易提供无功和电压控制。这些资产使用同步发电机时，由于发电机的惯性和特性，它们会自动做出反应以解决频率和电压的变化。

还有其他类型的技术可以提供此辅助服务，例如，现在已将这些技术内置到现代风能和太阳能发电厂中，以使这些发电厂成为电网中表现更好的成员。目前在美国至少一个州开发的一种潜力是，稍微降低风电场的总产量，并利用风电场内置的电子设备提供这种辅助服务，但要付出一定的发电收入损失。如果燃煤电厂也开始从以前价格不菲的辅助服务中获得收入，则对此开放。

但是，公用事业规模的风力发电场和太阳能发电场具有电子组件，可以使它们与电网频率和电压相匹配，这一点很重要。正如我在“七大理由”一文中指出的那样，电子产品的性能优于物理性能。这不是立即的，但是如果由电子组件或增强物理组件的电子组件提供服务，则几乎不可避免地，该解决方案将变得更便宜且具有更好的特性。这意味着煤炭，核电厂和水力发电厂的物理惯性可能会被电子组件所超越。充其量，这是热发电的致命延迟因素。

负载跟踪很简单。如果需求上升，则必须增加供应以支持需求。如果需求下降，则供应必须下降。而且这种供应变化必须非常快，否则会发生网络不平衡。在发达国家，过去几年的总需求一直相对平稳，但随着谷底和谷底的增加，需求变得更加尖锐。这在预计需求将继续存在的许多地区是成问题的，而全球劳动力套利导致的制造业流失（主要是）并未得到考虑。

这是风能和太阳能可以轻松提供的另一项服务。通过SCADA的羽化控制，将风从电网上放下非常容易且非常快捷，就像在农场中放下一串太阳能电池板一样。同样，如果风电场以90％的容量运行，则由于其特性，它是除电池存储之外的新电源最快的增加形式之一。例如，在安大略省已经出现了按需羽毛处理，该省的核基本负荷经常超过谷底。据我所知，到目前为止，并没有使用风能和太阳能发电来满足高峰需求，但是随着风能和太阳能发电在总容量中所占的比重越来越大，这种用例就会出现，风能和太阳能发电场将与天然气厂争夺高峰。以最高的市场价格需求。

太阳能发电场也是如此，随着太阳到达新的时区，管理向电网中大量增加的新供应变得尤为重要。能够以受控的方式添加新的一代，同时关闭更昂贵和更高的负面外部性形式的一代至关重要。

我在文章中提到了在中央和自治控制下灵活性的重要性，并指出了7个因素显示了为什么风能和太阳能是第一选择。大多数发达国家和许多发展中国家都绕过了繁重的制造业经济阶段，而跃跃欲试的是消费者和知识型工作经济体，这些经济体更加灵活，并且认为不灵活的基础负荷价值不大。

调度和调度本质上是更具管理性的，通常由专门从事此任务的组织在辖区内进行管理。由于允许分布式智能合约的区块链技术的出现，这在网格创新的背景下正成为一个有趣的地方。我将探索使用区块链技术来管理此辅助服务。

损失补偿是电网运营商弥补因通过电网传输的电力而造成的电力损失的过程，大约占全部电力的1％至7％。为此，他们自己购买电力并计算必须增加多少来弥补损失。他们当然可以从任何地方购买这种电力，从而允许使用另一个风能用例。然而，由于现代智能电网管理得当，其损耗要低于传统电网，因此损耗补偿正逐渐减少，高压直流输电技术可以使更多的电力从更远的地方传输，并在更不利的条件下到达用户手中。智能合约和对冲市场也在这一领域发挥作用。

系统保护包括高级网格可靠性分析，故障保护以及安全和隐私保护服务。这是另一个管理功能。目前，可靠性已成为美国的头等大事，因为现任能源部长里克·佩里（Rick Perry）指示联邦监管机构在缺乏能提高电网可靠性的证据的情况下，对不灵活的发电源的现场燃料过剩予以奖励。

能源不平衡是一个令人关注的问题，因为它是可再生能源实际上确实为电网带来额外需求的少数几个地方之一。它处理供求的波动，这可能导致特定辖区两者之间的巨大差异。主要资本发电资产的故障，输电线路的故障，以及可再生能源的自然和可预测的变化，都会加剧这种情况。对于小型司法管辖区而言，这是昂贵的，这就是为什么要发挥区域市场的作用，以便将差异分布到更大的地区。电动汽车的需求不断增长也引起了人们的兴趣，尽管电动汽车的需求量在可控范围内，但仍需要引起重视，尤其是在不同地区它们会不对称地出现时。