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重新构想21世纪美国电网的“大观念”

日期:2021-04-28    来源:5e  作者:镜清

国际电力网

2021
04/28
09:26
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关键词: 美国电网 美国电力系统 可再生能源

美国环保商务(GreenBiz)集团高级能源分析师和VERGE能源主持莎拉·戈尔登(Sarah Golden),上月底在网上发文说,现在是美国重新考虑电网的时候了。她认为,“制定政策的人们重新考虑美国电网时,就有新的机会审视现有能源的价值,并思考要为哪些社区设计未来[1]。”

美国东部、西部、德州与海上风电群闭环的宏观电网“设想”

电网面临双重挑战:需要变得有弹性而且清洁。单独看,任何一个都令人生畏。再加上正确的政策支持,其紧迫程度足以决心“采取行动”了。

最近,拜登政府宣布实施一项重要的基础设施计划[2],其中清洁能源和美国电网更新是“核心”项目。

这种转变的需要从来没有像现在这么迫切。今天的电网大多建于上世纪50年代和60年代,预期寿命50年。在美国土木工程师协会四年一次的工作报告上,美国的能源基础设施的得分是“C-”[3]。

电网故障,对健康和安全有真实的影响。过去的六个月里,已经看到两个例子,说明电网是多么脆弱,特别是随着气候变化,天气变得更加不可预测。去年夏天,西部各州的热浪导致加州轮流停电,南部各州的寒流导致得克萨斯州出现致命的断电[4,5]。

因此,现在是重新构想21世纪美国电网“大观念”的最佳时机。脱碳领域某些最聪明的人,正在思考这个难题,就如何设计一个电力系统有许多建议,即要有弹性、负担得起、清洁,又要准备满足社会日益增长的电力需求。其中,有三个重要观念。

1. 重新构想连接全美的电力系统

美国的电力系统,主要是三个独立运行的地区:西部地区(西部互联网);东方地区(东部互联网)和得克萨斯州(得州电力可靠性委员会)。

据美国国家可再生能源实验室(NREL)分析[6], 至关重要的是让连接这三个独立部分的电网,使可再生能源达到更高的水平。

加强连接,即所谓的结合部,有重大意义的是全国范围转向可再生能源容量的添加过程。如果连接起来,美国的电力系统就更容易从产生地到需要地“共享”清洁能源,从而更好地平衡电网,解决可再生资源的间歇性问题。

NREL对数据进行了分析,发现这还是个很好的投资。据NREL分析,电网互联上每投入1美元,美国经济增长就能得到2.5美元的回报。

就经济回报而言,这个研究报告关注的是这种投资的回报,而不是成本——这是对整个清洁能源领域基础设施投资最有价值的观点。

2. 重新构想适应可再生能源的市场设计

美国现在的电网是按20世纪资源组合设计的,发电集中在大型发电机组,比如那些由燃煤、核能和水力资源发电的装置。如今的能源生产,分布式间歇性能源越来越多,尤其是风能和太阳能。随着更深地进入21世纪,这个趋势只会继续增长。

市场设计,管理电网的规章制度,需要“迎头赶上”。据可再生能源消费者联盟(REBA)的最新分析[7],通过正确的市场设计,美国可以使用现今的技术,使90%的电力系统可靠而经济地脱碳。

REBA的研究汇集了数十份其他报告的调研成果,提出的许多建议,把可再生能源与现有能源放在同等地位。问题的关键不是让可再生能源获得优势,而是让它们凭借自身的价值和优点进行竞争。这个报告,不回避监管部门的各种偏见,推荐的市场设计,就是对分布式发电和能源市场开放的,以简化能源采购过程。

3. 重新评估常规能源资源的价值

风能和太阳能成本的下降意味着,在平准化成本的基础上,它们比现有能源更便宜。几年前就知道这是真的。但RethinkX的一份新报告显示,包括煤炭、天然气、水电和核能在内的传统能源资源的价值甚至比我们想象的还要低[8]。

这是因为传统发电机组的经济计算假定,从现在到2040年甚至更久,它们将能够出售相同质量的电力。按照RethinkX的说法,它没有考虑到来自太阳能和风能的竞争压力,而这两种能源一旦建成,成本就几乎为零。其结果是,高估了各种资源的价值,会造成全球金融泡沫。

可再生能源已经在侵蚀发电厂的经济假设,而未来十年的电力需求低于预期。上图显示自2010年以来,美国煤炭行业的表现一直不佳,而且还将进一步下降。(RethinkX的报告有更多关于不同地区不同能源的数据。)

制定政策的人们重新考虑美国电网时,就有新的机会审视现有能源的价值,并思考要为哪些社区设计未来。


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