高度な伝送技術が米国の電源グリッドをどのように近代化できるか

北米の電力グリッドは、しばしば「」と呼ばれます。世界最大の機械。「発電所とラインの偶然のコレクションのように見えるかもしれないものは、実際にはカナダ南部と米国大陸の数百万マイルを伸ばす3つのネットワークの相互接続された高度にエンジニアリングされたシステムです。そのオペレーターは毎日奇跡を行い、数千の発電所からの電力供給を4億人以上の人々の需要と即座に結び付けます。 合計5時間で年に2回しかありません。

ただし、グリッドの70％は50年以上前のものであり、前例のない方法でテストされています。アメリカの電力エンジニア協会は、米国のグリッドに C-のグレード 2021年のレポートカード。エネルギー需要はです 成長 数十年ぶりに、拍車をかけました 復活の製造 （その多くは、インフレ削減法への投資によって拍車をかけられました）、 強烈なデータセンターの成長 （主に人工知能による）、および 新生の電化 かつては、ガス駆動の車から電気自動車への移行など、化石燃料の上に建てられた産業の。その間、 ますます頻繁で深刻な極端な気象現象 近年、消費者にコストがかかるグリッドを襲った 余分なエネルギー費用の数十億。

グリッドを脱炭素化する間、電力需要の増加を安全かつ手頃な価格に満たすために、 私たちは構築する必要があります 新しい高電圧長距離伝送ライン（HVTL）。しかし、これは一晩では起こりません：新しいhvtlsは平均します 構築するのに10年 そして、平均的な費用がかかります 1マイルあたり100万ドル。一方、全国の電力顧客が支払った 2023年の115億ドルの混雑費用 – 2020年に支払った金額のほぼ2倍。最も安価な電源を供給するのに十分な送信能力がない場合、うっ血が発生し、需要を満たすために代わりに派遣する必要があります。

米国の電源グリッドには助けが必要です。 高度な伝送技術 ソリューションの重要な部分です。

高度な伝送技術とは何ですか？

高度な伝送技術は、容量を迅速かつ安価に拡大し、既存のグリッドの動作を改善するために使用できる有望な一連のツールです。カテゴリには両方が含まれます グリッド強化技術 既存のグリッドの上にインストールできます。 高度な導体 これにより、既存の行の容量を置き換えて増やすことができます。これらの技術はよくテストされており、すでに世界中に広く展開されています。

「高度な」ラベルにもかかわらず、多くの高度な伝送技術は驚くほどシンプルです。取る ライン評価の改善 たとえば、過熱のリスクを制限するために、伝送ラインは歴史的に「静的」と評価されてきました。つまり、パワーをしきい値まで送信することを意味します。

ただし、寒い温度と高風は伝送ラインを積極的に冷却し、したがって、静的なラインの評価が示唆するよりも多くの電力を安全に運ぶことができます。これは、ほぼすべての静的定格線が送信される可能性があることを意味します 少なくとも10％多く容量が90％の時間です。単純なセンサーが設置されると、新しい「ダイナミック」ライン評価（DLR）を風力と温度シフトとしてリアルタイムで調整でき、約30％から50％の電力を有利な気候に伝達できます。

他の高度な伝送技術は、複雑な技術を使用してグリッド効率を向上させます。たとえば、Advanced Power Flow Control Devices（APFCS）により、グリッド演算子は、異なる電力経路の抵抗を変更することにより、グリッド全体を流れる方法を制御できます。電気は、水と同様に、抵抗が最も少ない経路に沿って流れます。この類推に基づいて、 ワット連合 APFCは、異なるチャネル全体で「水」（電力）をリダイレクトするために使用できる「部分的なダム」と説明し、より多くのグリッドが効率的に使用されるようにします。 APFCは、システム全体の容量を高め、混雑コストを削減します。

高度な伝送技術をスケーリングすることの利点は何ですか？

おそらく、高度な伝送技術の最大の利点は、新しい伝送ラインを構築するのにかかる時間のほんの一部で展開できることです。短い端では、DLRプロジェクトは平均してのみです 3ヶ月 完了する。さらに野心的なプロジェクトは、現在の電力を交互にする代わりに直接的な電力を輸送するようにラインを変換するなど、新しいラインを構築するのにかかる時間の半分の時間で既存のラインの容量を3倍にすることができます。

第二に、高度な伝送技術は、新しい送電線よりも構築が安く、コストよりもはるかに経済的利益のロックを解除します。新しい高容量の高度な導体を使用したトランスミッションラインをアップグレードすることは、新しいトランスミッションラインの構築と比較して容量が同様の利益を得ることができますが、それらはどこからでもあることができます 5〜10倍安い マイルごと。 DLRのようなグリッド強化技術は、さらに大きな費用便益リターンを提供できます。 2018年、中西部のユーティリティ AEPは、25マイルにDLRを設置するために500,000ドルを費やしました その線の。わずか10か月の監視で、このシステムは1500万ドル以上の混雑費用を節約し、1年未満の運用でなんと30対1の福利厚生比率を提供しました。

最後に、高度なトランスミッションテクノロジーは、グリッド障害や山火事の可能性を減らすことにより、信頼性と公共安全を改善できます。たとえば、DLRを取り上げてください。温暖化惑星では、静的なライン評価を保守的に設定するために使用されるものよりも温度が高くなる場合があります。静的な線は高熱でも電流を維持しますが、DLRのラインは極端な天候と電流の低下を感知し、ラインが植生に垂れ下がって火に火をつけるリスクを減らします。高度な導体は、SAGを減らすことで山火事のリスクを軽減しますが、APFCシステムは必要に応じてグリッドの一部を迅速に生成するのに役立ちます。

山火事緩和のための高度な伝送技術の研究は新興分野ですが、政府はすでにその可能性を認識しています。たとえば、ユタ州は最近可決されました HB 212 ユーティリティは、ユーティリティの統合リソース計画の一部として、山火事緩和の可能性のための高度な伝送技術を調査するよう指示します。

高度な伝送技術を実装するためにどのような進歩がありますか？

数百のユーティリティは、アイダホ国立研究所が編集した米国の調査研究で、上級伝送技術を既に展開しています。 グリッド強化技術 そして 高度な導体 高給付コストの比率、実装の容易さ、迅速な回収期間を証明します。現在までに、米国の公益事業者が実施した高度な伝送技術プロジェクトのほとんどは自発的であり、範囲が限られています。ただし、米国の政策立案者が、グリッドの課題を迅速かつ費用対効果に満たす可能性を認識し始めており、それらをより広くするための法律を制定するという希望に満ちた兆候があります。

高度な伝送技術に関する政策活動は特にそうでした 状態レベルで堅牢。 2023年以来、共和党員と民主党の両方が管理する10を超える州が高度な伝送技術法を採用しています。勢いを証明する、2025年だけで、 17州 関連する請求書の導入を見ました。これらの請求書は、主に、ユーティリティやその他の伝送所有者に、新しいラインの構築の代替として高度な伝送技術を研究することを要求することで機能します。たとえば、サウスカロライナ州は最近可決されました H 3309 統合されたリソース計画プロセス内で、伝送ニーズのソリューションとして高度な伝送技術を評価するためのユーティリティが必要です。

全国レベルでの活動も起こっています。連邦エネルギー規制委員会（FERC）が発行されました 提案されたルール作成の高度な通知 （ANOPR）昨年6月には、伝送ラインにDLRを要求するためのフレームワークが含まれていました。これは、消費者の支持者グループ、ユーティリティ、グリッドオペレーターからのコメントで幅広いサポートを受けています。 DLR要件のサポーターは主張しています DLRが消費者のロックを解除するコスト削減のため、このような規制が「公正かつ合理的な」電力料金（FERCの委任の中核）を確保するために必要であること。

展開に対する大きな障壁は何ですか？また、どのようにそれらを克服できますか？

高度な伝送技術は米国に広く展開されておらず、多くのユーティリティ、規制当局、政策立案者、および消費者は利益を認識していません。統合されたリソース計画や（最近渡されたものを含む、ユーティリティ手続きで高度な伝送技術を調査するための要件 インディアナ そして オハイオ）支持者に彼らの養子縁組を推進するためのより大きなレバレッジを与えながら、彼らの利益に対する認識を高めるのに役立ちます。そして オハイオ）支持者に彼らの養子縁組を推進するためのより大きなレバレッジを与えながら、彼らの利益に対する認識を高めるのに役立ちます。

知事も働くことができます 養子縁組を奨励します。 2023年、マサチューセッツ州知事のマウラ・ヒーリーは、ワーキンググループを招集して、高度な伝送技術を研究し、ニューイングランドでの採用に関する推奨事項を作成しました。ニューメキシコ州知事のミシェル・ルハン・グリシャムが2026年の予算で行ったように、知事は予算の要求にそれらを含めることもできます。 100万ドルのグリッド近代化を求めています グラントプログラム。

皮肉なことに、高度な伝送技術の低コストは、グリッドの課題に迅速に対処するためのこのような有望なツールを実現しているため、実装の障壁でもあります。簡単に言えば、彼らはユーティリティをあまりお金を稼いでいません。伝統の下 「サービスコスト」 ビジネスモデル、規制されたユーティリティは、資本コストに加えて、電力価格による許可された収益率を回収することが許可されています。

いくつかの支持者として 指摘した、 このインセンティブ構造は、より安価な高度な伝送技術プロジェクトよりも新しい送信ラインのような資本集約型プロジェクトを追求することにより、ユーティリティがより多くのお金を稼ぐことができることを意味します。さらに、これらのプロジェクトは、一部の州ではコスト回収の対象ではありません。つまり、ユーティリティは高度な伝送技術の展開から利益を得ることができません。しかし、物事はゆっくりと変化しています。最近の請求書が渡されました モンタナ、 ニューメキシコ、 ユタ そして インディアナ これらのテクノロジーのコスト回収を許可しています。

古いビジネスモデルの改革は、採用を促進するために考慮されるべきです。そのような提案の1つは「共有貯蓄」 ユーティリティは、電力料金のプロジェクトから生じる貯蓄の一部を回収できるようになります。呼ばれる別の政策アイデア パフォーマンスベースのラットメイキング、高度な伝送技術を奨励する特定のパフォーマンス目標を満たすためにユーティリティの利益を結びつけます。たとえば、ユーティリティが既存のシステムで実行できる電力量を増やすためのターゲットです。最後に、FERCがDLR ANOPRで行ったように、高度な伝送技術を公共の利益に展開するようにユーティリティを明示的に要求するインセンティブから明示的に要求するようにシフトすることは、これらのテクノロジーを大規模に展開する別の方法です。

重要な投資

顧客が直面する時 上昇するエネルギー請求書 そして クリーンエネルギーのテラワットは苦しいです グリッド容量が不足しているため、グリッドに相互接続するためのキューでは、高度な伝送技術は、グリッドの圧力を迅速かつ費用対効果の高い希望にします。これらのテクノロジーは、新しいラインに不可欠な補完物であり、送信容量を増やすための提案を確認する際に、少なくともユーティリティと規制当局が考慮する必要があります。

米国では、高度な伝送技術を大規模に展開する勢いが高まっており、豊富な証拠は、これらの技術が安全で効果的で手頃な価格であることを示しています。私たち全員がふさわしい繁栄したクリーンエネルギーの未来を確保するために、この勢いの上に構築しましょう。

wri’s イアン・ゴールドスミス このレポートに貢献しました。