该帖子最初出现在能源自力更生州,这是地方自力更生研究所新规则项目的资源。
当美国人将电力系统过渡到21世纪时,他们应该提出以下问题:采取诸如加速开发新的高压电力线以加强过时的输电范式之类的策略是否有意义,还是应该花费最稀少的能源费用以最大的成本向电网添加新的,清洁的本地能源?有效的方式?
化石燃料发电适合于集中式电力系统,需要较长的供应线(铁路或管道)以提供恒定的燃料供应,并在热能生产中具有显着的规模经济效益。这些供应线和大型发电厂需要大量的资金,不仅要集中发电,还要集中控制电网。这解释了20世纪的电力系统。
可再生能源根本不同。风能,太阳能和地热能随处可见,并且在商业上具有广泛的可行性,以至31个州可以使用州内可再生能源满足其全部电力需求。它也是模块化的,由2兆瓦(风)或250瓦(太阳能)的较小增量组成的大型风能和太阳能发电厂。风能和太阳能的规模经济要适度得多,没有长的供应线,而成本效益高的发电所需的资本要少得多。因此,可再生能源适合于分散发电和所有权的系统。
将20世纪的集中式范式与21世纪的可再生能源范式混合在一起可能是徒劳的。
挑战是技术和政治上的。
从技术上讲,大量可再生能源与大型煤炭和核电厂不兼容,后者无法调节其输出以适应更多的风能和太阳能。例如,传统的大型火力发电厂仅在高容量下才能有效运行。他们无法迅速扩大生产规模以适应需求波动,因此公用事业公司倾向于谨慎地仅建立足够的“基本负荷”能力来满足最低需求水平。更多可调节的天然气和柴油发电机可提供快速响应的功率,以满足电网需求的每小时和每小时变化。简而言之,清洁能源电网需要更灵活的发电厂和更少的基本负荷发电厂。
目光投向了100%可再生能源电网的德国人已经面临这个问题。他们在其可再生能源机构的报告中指出:
显然,在一年中的许多天,根本不需要传统的基础负载发电厂(全年运行)。如果可再生能源的发电量特别高,而消耗量特别低,则将是这种情况。这些时候,传统的基本负荷发电厂将不得不完全关闭。如果残余负荷然后再次增加,即,如果可再生能源的发电量下降,和/或电力需求增加,则将需要能够从停顿状态快速提供常规能源的发电厂。但这正是发电厂无法实现的基本负荷。例如,核电厂在技术上要求的最小停机时间约为。 15至24小时,最多可能需要2天才能使它们重新启动并运行。
简而言之,清洁能源电网在技术上与优先考虑来自化石燃料和核电站的常开基本负荷电力的电网管理策略不兼容。就像混合打字机和iPad。下图很好地说明了必要的范式转换。
从某种意义上说,这不是一个根本性的偏离。不灵活的发电仍然是优先考虑的事情,但是在新的范例中,您的“始终接通”电源是可变的。最重要的是,堆叠了灵活的能源(包括能源存储和需求侧管理)。有关此转变的技术和经济组成部分的更多详细信息,请参阅我们2011年中期发布的《关于使电力系统民主化的报告》。
但是,向清洁能源的未来过渡不仅是技术上的,而且是政治上的。在电力消耗相对平稳的情况下,迅速实现清洁能源目标将意味着削减现有化石燃料发电厂的产量。这成为公用事业公司与清洁能源生产商已确立的财务利益之间的斗争。那是因为现有的公用事业公司拥有燃煤和核电厂,并且发现经营它们比从独立的风能和太阳能生产商那里购买电力更具经济吸引力。最大限度地提高清洁能源的生产量,意味着对电网供电的技术进行了变革,也意味着对电网进行控制的实体的变革。
这场战斗已经开始(《每日相机》的安妮·巴特菲尔德):
煤炭不仅会带来财务不确定性,还会阻碍清洁能源的发展。向科罗拉多州的Xcel出售电力的风力发电厂已经看到其电力的减少更多是出于煤炭的考虑(煤炭无法像天然气或水力发电那样增加和减少可再生能源的使用)。由于Xcel的收益来自其燃煤电厂,而不是他人拥有的风力发电厂,因此Xcel通常会在被迫选择时运行其煤炭。
在过去的3-4年中,Xcel的限风成本上涨了30倍,这种涨幅让客户支付了两次费用-一次是签订风电合同,第二次是更换风电的煤炭。
以分散方式开发的可再生能源优先级将破坏传统的公用事业金融模式。可以以最小的成本将数千兆瓦的分布式风能和太阳能添加到现有电网,使用电力的城镇附近。对于依靠建筑发电厂和电力线来获得投资回报的公用事业来说,新的,分散的,低基础设施的电力系统简直是天灾人祸。
为了重用我们对技术问题的类比,发生的事情是打字机行业正在利用其大量资源杀死iPad,只是这一次打字机才拥有枪支。
公用事业部门采取了相应的措施,即在可能的地方进行限制,限制独立电力生产商进入电网的机会,并试图垄断向其电网系统添加清洁能源的市场。允许他们这样做将破坏清洁能源的进展,因为公用事业将把本来分散的可再生能源的生产浪费化为过时的集中式电力范式。他们将过度建设基础设施以获得最大的回报,还将限制清洁能源带来的经济利益的分散。
迫在眉睫,因为现在在公用事业规划流程中做出的决定可以在资产负债表上保留50年或更长时间。现在是时候建造新的燃煤电厂了吗?到2061年,到2020年太阳能可能会比其他任何一种能源便宜,我们都必须为此付费?
美国清洁能源的未来要求公用事业系统发生范式转变,没有时间可以浪费。技术挑战是巨大的,但却是可以克服的,而且,德国等领先国家已经在寻找解决方案。还必须面对政治挑战,而采取的只是行动。
美国人可以告诉政策制定者,他们希望有一个以清洁能源而不是现有公用事业为主导的未来。他们可以倡导开放公用事业分配系统上的数据,以按照加利福尼亚公共事业委员会的要求进行更多的分布式能源开发。他们可以倡导对可再生能源的合理激励措施,如现金补助计划所做的那样,扩大所有权的机会。他们还可以支持CLEAN合同或上网电价,要求公用事业公司与分布式可再生能源生产商建立联系并签订合同。
可再生能源为民主化的电力系统打开了大门,美国人需要伸出援手并掌握它。
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