要构建零碳网格，我们首先需要准确地模拟它

电与我们的日常生活紧密相连，但大多数人只有在收到账单或停电时才会想到它。8月份的轮流停电让数百万加州人在酷热的热浪中失去了电力，可靠的电力成为人们首要考虑的问题。根据国家的说法，可再生能源不是造成停电的原因根本原因分析以及见多识广的观察者的观点。然而，这些活动确实凸显了可再生能源的一个关键局限性:它们只能在资源可用的情况下发电。还需要更多的资源来确保可靠的24小时供电系统。

在风和阳光在稀缺时，风和阳光在风和阳光下充电并在稀缺时卸下时，能量储存可以通过充电来补充风力和太阳能。加利福尼亚州已经预期超过2,000兆瓦的锂离子电池在2021年夏天安装，到2030年的10,000 MW，提供了显着的容量升压，并使国家能够降低其对气体产生的依赖。

然而，锂离子电池本身也受到续航时间短的限制(通常为2-4小时)。虽然它们可以为加州的发电能力需求做出重大贡献，但在风力和太阳能产量低的多日天气事件中，它们可能无法使用。E3和其他机构最近的研究得出了这样的结论加州到2050年，将需要高达35gw的“固定”发电能力——可以在任何需要的时候运行——在深度脱碳的电网上运行。得出了类似的结论新英格兰和太平洋西北部。如今，这一需求被天然气发电所填补，但寻找低成本低碳替代品的工作仍在继续。

多日能源存储系统，如“绿色”氢或Form energy的水相空气电池，可以作为高可再生和深度脱碳电网的坚定能力的替代来源。这些系统与今天的电池技术有很大的不同，释放了将多余的风能和太阳能产品以成本效益储存几天甚至几周的潜力，并消除了对化石发电的需求。通过依赖现有供应链中固有的存储能力，多日负荷灵活性可能能够发挥类似的作用。

需要新的工具来规划低成本、可靠、清洁且具有长期储能的电网

不幸的是，目前公共事业及其监管机构使用的许多规划模型并不适合考虑长期能源存储和多日负荷灵活性作为可变可再生能源发电的补充的作用。

该行业已经改进了昨天的规划工具，这些工具使用简单的启发式“筛选曲线”来评估“基本负载”和“峰值”电厂之间的权衡，以满足峰值需求。目前使用的较新的工具被设计用来回答关于在“典型运行日”和“净负荷”峰值可靠性中整合和评估相对适度的可再生能源的问题，如下图所示。然而，展望未来，该行业需要在建模方面进行另一次飞跃，以获取长时间存储和非常高的可再生渗透的全部运行价值，同时确保在各种复杂、互联的系统条件下的可靠性。

虽然基于负载损失概率的可靠性模型已经适用于适当地考虑可再生能量在保持可靠性方面的作用，但优化使用长持续时间存储的使用引入了很大的额外复杂性，这远远超出了当前模型可以处理的内容。

电力系统规划者需要新的工具，以有效地规划成本效益高、可靠、低碳的长期储能电网。这些新工具需要做什么?虽然我们没有所有的答案，但一些关键的主题正在从研究和实践中浮现出来。

首先，考虑所有潜在的运行条件而不是几个小时的快照，计划模型需要更好地捕获网格的小时到小时动态。形成能量研究表明，规划投资在一段时间地平线上捕获了全年需求和可再生能源供应的小时动态，可能对公用事业组合成本和可靠性产生重大影响。

时间粒度计划抓住了新兴技术的价值，比如多日存储，它在一个时期吸收能量，在另一个小时、一天、一周或季节释放这些能量。这种长期套利可以减少可再生能源的减少和容量需求，但不可能在现有的规划模型中捕获，因为现有的规划模型不能模拟所有的小时对小时的电网动态。

第二，规划模型需要更好地捕获关键系统约束，如以更大的保真度捕获局部可靠性挑战。E3的研究和形式能源的研究强调要满足电网中某些受限区域的需求，就需要清楚地了解这些区域在几天到几周内的小时到小时的需求。这些需求口袋通常很难获得新的传输，而且通常是由污染严重的化石燃料发电厂提供，这引发了环境正义方面的担忧。

长时间存储需要适当的规划

最佳实践建模技术在为公司制定计划时特别重要，低碳技术如多日存储。因为今天的许多规划模型在产品组合设计阶段并没有完全捕捉到电网在数天或数周内或极端天气事件中每小时的动态，他们无法充分认识到在数天或数周内套利能源生产和价格的技术的全部价值，也无法管理极端天气带来的风险。

正如Form Energy的经验和研究显示，一些模型仅仅因为模型设计的原因而将长时间存储从项目组合中排除，即使长时间存储可以为项目组合增加价值。长时间、多日存储正在获得越来越多的关注、投资和采购，这增加了准确规划所需工具的重要性。

幸运的是，加州能源委员会认识到挑战，最近授予了奖励两个团队，包括一个由E3、Form Energy和加州大学圣地亚哥分校组成的系统，以分析加州电网中长时间存储的角色。这一努力的成果之一将是新的、公开可用的工具，可以更准确地模拟加州的脱碳电网和其中的长时间存储的作用，包括大容量电网和局部值。其目标是将这些工具用于加州的后续规划过程，并为其他州和地区提供一个模板。

广泛采用改进的规划技术有可能刺激企业、低碳能源的创新;降低客户成本;和提高可靠性。然而，这将要求全国范围内的公用事业公司及其监管机构更新历史上长期存在的监管程序和实践中的过时工具。赌注很高。正如加州的停电所表明的那样，几乎没有犯错的余地。