Credit: CC0公共领域一个电力系统的可靠性在多大程度上取决于温度？电力系统发电机资源充足性建模旨在帮助确定美国各地电力系统运营商的容量需求。虽然计算资源充足性要求已经进行了一个世纪，但随着发电组合不断扩大和变化，它需要持续关注。一篇新论文通过使用一个独特的数据集来确定低温和高温如何降低煤、天然气、柴油、水力发电和核电发电机的可靠性，从而影响发电市场应该收缩的数量，为这些持续的可靠性考虑做出了贡献。卡内基梅隆大学的研究人员发表在《应用能源》杂志上的论文《依赖温度的发电机可用性对资源充足性的影响》。
“我们的重点是更好地理解发电机可用性的决定因素，并将这些考虑因素纳入资源充足性建模，”共同撰写该论文的卡内基梅隆电力工业中心教授兼联合主任Jay Apt表示。“最终，这可以提高系统操作员在温度非常冷或非常热时确定需要多少发电量的能力。”
研究人员利用25年来观察到的与温度相关的强制停电率，对北美装机容量和负荷最大的输电系统运营商PJM互联进行了评估。当前的电网资源充足性建模假设发电机故障与温度无关，尽管这存在巨大的资源充足性风险。例如，就PJM而言，极端天气事件，如2014年的极地涡旋寒流，给电网增加了巨大压力，这表明与普遍假设相反，发电机故障是相关的。此外，假设无条件独立会导致低估电力系统容量需求。
研究人员首先确定，极端的温度，包括高温和低温，导致PJM舰队的产量减少。然后，他们计算了2018年和2019年12个月期间PJM在两种不同情况下的产能需求。第一种代表当前的实践，其中假设无条件独立，第二种允许发电机可用性取决于温度。此外，他们还探讨了如何加速资源组合的变化(即:从化石燃料转向太阳能和风能)以及未来气候变化下的气温上升可能会影响PJM的资源充足性。
鉴于极端温度的强烈季节性，研究人员考虑了月度采购目标是否有助于PJM降低产能需求，而不是目前的年度采购t型。他们使用无条件和温度相关的强制停电率，观察了年度采购方法下每个日历月的累积负荷预期损失(LOLE)——由于发电不足而停电的概率。在考虑了发电机可用性对温度的依赖性后，他们确定，月度产能采购目标将大幅减少PJM的年平均储备采购，对LOLE的影响可以忽略不计。他们解释说，这是因为春季和秋季气温较低，导致负荷降低和发电机可用性增加。
最终，该分析证明了在资源充足性建模中考虑温度相关条件的重要性。作者提议的那种月度或季度产能采购可能会将PJM的储备利润率从PJM在2018-19年采购的26.6%降至22.9%，相当于每年3.15亿美元的经济效益。作者指出，需要进一步研究，以说明持续极端天气事件期间发电机停机造成的负荷损失风险，整合需求响应资源，量化运营灵活性需求，并让系统运营商更好地了解获取运营储备的价值。
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