7个因素表明为什么风能和太阳能是第一选择

发电技术的讨论经常陷入考虑单个因素的陷阱。发生这种情况的一种方式是，使用特定传统技术的倡导者指出风能或太阳能发电的单一弊端，就好像这是一个陷阱。以风能和太阳能倡导者为例，他们以核能或煤炭的单因素问题为例，将其与更为富裕的可再生能源进行了比较。

但是，没有一种技术会在未来的所有电网中普及。在任何给定时间都会有多种发电技术，其组合会随着时间而变化，并且特定的组合会因特定的地理位置而异。

以下是我截至2016年针对不同形式发电的多因素评估。评估是简单的1到5分制，是基于我对这些技术中每种技术的判断，并基于我的背景，知识，研究和系统的观点。这不是定量评估。

之所以没有加权，是因为在北美或欧洲，我的加权在这些点上大致相等，但是显式加权会因地理位置而有很大差异。从历史上看，严格的发电市场成本远远超过了其他因素，只有风能和太阳能的价格暴跌，才使它们的发展速度与最近一样快。

毫不奇怪，煤炭跌至排名底部。它在污染，温室气体排放，相对较低的灵活性和负债等方面的挑战使其在多因素评估中不可行，仅其作为传统发电形式的地位和较低的价格就使其一直处于主导地位。 。如果有人提出将煤炭作为没有其历史的今天的新一代发电，那么很难想象这个想法会受到欢迎。

核能公司的糟糕排名也许更令人惊讶。由于缺乏空气污染和温室气体排放，在过去的几年中，它受到了许多前对手的青睐。但是，它的灵活性，任何失败的严重影响，高昂的经济成本以及全球大约30个国家/地区的限制，使其吸引力大大降低。通常，在已经存在的国家中，与电网上放置的风能和太阳能相比，正在考虑的新反应堆很少。只有中国正在以任何实质性方式扩展其核武器。

这些因素中的每一个都在下面以许多排名的原因示例进行说明。并不是所有的排名都得到了明确的解释，但是讨论了细微差别，这将有助于在特定情况下进行加权。

经济上可行

这很简单。社会依靠能源和金钱。考虑到每千瓦时3美分（LCOE）和15美分之间的选择，几乎所有东西都会赞成3美分的选择。（这就是为什么英国保守派仍在推动欣克利核电选择的困惑，因为后者的价格为每千瓦时15美分。）

从严格的市场角度来看，当今最便宜的新一代发电方式是风能，太阳能和甲烷发电。

负外部性低

负外部性是某种东西的成本，它不包含在付出的美元中。在化石燃料发电中，负面的外部影响包括导致全球变暖的CO2排放和甲烷泄漏，影响肺部健康的颗粒物和一氧化二氮排放以及杀死树木和湖泊的氧化硫排放。利用风能，它们会产生一点噪音，一些住在他们附近的人会觉得这很烦人。太阳能会带来采矿和制造业污染。沙漠地区或遥远的北部或南部的水力发电可能碳含量很低，但可能会影响鱼类资源或需要人口迁移。

负外部性的解决方法是通过监管要求消除负外部性的法规（例如，燃煤电厂的硫洗涤塔和低硫煤）或通过负担成本的外部机制来解决，以将其纳入产品成本中。外部性，让人们知道如何应对（例如碳定价）。在这两种情况下，都需要将负外部性的成本增加到发电形式的成本中，以便市场机制能够发挥作用，但是在这两种情况下，都需要进行监管才能使这种情况发生。

在这方面，当今最好的发电方式在运行过程中（例如，风能，太阳能，地热能，潮汐能和核能）不排放任何CO2，颗粒物，NOx，碳氢化合物或SOx。事实证明，大规模的碳捕集与封存在经济上是行不通的，因为对基础物理和经济学的基本分析很早以前就使清醒的观察者清楚了，所以化石燃料的生产绝不会以任何合理的成本实现碳中和。

对于负外部性而言，当今最好的发电方式是风能，太阳能，潮汐能和核能。

广泛部署

风并非到处都吹，但可以经济地在世界上每个国家收获。在阿拉斯加，阳光照耀的程度不及佛罗里达州（或像大多数人所说的德国那样，在德国，尽管有人说），但在世界上大多数国家都是可行的资源。

在世界大部分地区，没有有效的封存场所，这使得将燃煤发电厂放在那里并捕获碳排放在某种程度上具有成本效益。在许多国家，没有好的水力发电站。天然气到处都不便宜。内陆国家没有选择潮汐能的选择。岛屿上有很多海浪，但土地较少，电网连接昂贵，因此海浪能量开始变得可行。核武器被限制在30个左右的稳定政权中，而这些稳定政权已经是核俱乐部的一部分，而扩大俱乐部是不明智的。

这一切都意味着在不同的地方会有有意义的不同的混合时代。但是，新兴的大陆规模电网，高压直流输电（大大降低了输电损耗）和能源市场极大地缓解了这种情况。基本上，在发达的大洲越来越容易地在该大陆的几乎任何地方发电，并以合理的价格提供给主要消费者。

鉴于上述情况，就广泛部署而言，当今世界上大多数国家中最好的发电方式是风能和太阳能。

灵活

为了在经济上可行（例如核能），有些发电形式必须以90％的容量系数运行。某些形式的发电技术使它们对需求或供应变化（例如核能）的响应非常缓慢。有些发电形式仅以GW的较大增量出现在电网上或从电网上掉下，这需要大量的热备份和应急措施（例如核能）。

然后，有一些发电形式容易上升和下降（例如，风能，太阳能，天然气和水力发电）。

随着经济的发展，他们经历了一个阶段，即24/7重型制造提供了非常稳定的基本负荷需求，而僵化的发电很容易满足。在此阶段之后，他们进入了一个消费者和知识型工人的经济体系，在低谷期，需求在高峰期大大降低。过多的僵化发电（历史上称为基本负荷发电）会导致这些经济体定期产生过剩的基本负荷发电。如今，这种情况发生在法国和安大略省等拥有大量核子舰队的地方，要求它们向邻近的司法管辖区付款，以定期取电。

鉴于上述情况，在灵活性的基础上，世界上大多数地方的最佳发电方式是风能，太阳能和甲烷发电。

快速构建

全球迫切需要减少发电的碳排放，并迫切需要在中国，印度和许多其他地方减少发电的污染。考虑到挑战的重要性和紧迫性，从构思到调试（例如核能）平均要花费15年的解决方案并不是一个可行的选择。在公用事业规模（例如风能和太阳能）中需要1-3年的解决方案是更可取的。

鉴于上述情况，世界上大多数地方的最佳发电方式是风能和太阳能。

可靠且可预测

在一定时期内具有产生一定数量的兆瓦时发电量的高可能性的电力形式是可靠的。可以预测一种功率形式，这种功率形式的可用性可以在较长的时间范围内以合理的精度确定，而在较短的时间范围内可以以高精度确定。网格需要可靠性和可预测性。

大多数经典的发电方式都是可靠且可预测的（例如，煤炭，核能，天然气和水力发电）。可以预见，春季的水电要好于秋季，并且一年四季都可靠。

新型可再生能源已经证明自己是可靠和可预测的。风能和太阳能是当今世界上每个网格上增长最快的发电形式，因为它们具有充分的可预测性和可靠性，不会在大量发电中破坏电网的稳定性。广域同步电网和市场大大缓解了他们在这方面的挑战。这仅是在孤立主义和小型网格中是一个挑战，但要明确的是，有很多人生活在群岛上，这是一个更大的问题。高压直流（HVDC）输电为印度尼西亚等群岛提供了解决方案，因为其水下损耗要低得多。

当今世界上大多数地方，最可靠和可预测的发电是风能，太阳能，水力，核能和甲烷气。煤炭是可预测的和可靠的，但是成本如此之高，以致无法推荐。

低责任

在发生问题时，具有操作或故障模式的发电形式会导致严重的经济中断或健康挑战，或者可能会严重滥用用于恐怖目的的材料，这种形式的责任很高。核能就是最明显的例子，每TWh发生非常罕见的事故，但是这些事故的影响很大。福岛岛的清理，经济中断，用昂贵的化石燃料替代等的成本可能接近一万亿美元。与替代品相比，煤炭对健康和气候造成了许多负面影响，因此必须将其视为高负债发电形式。

从这个角度来看，世界上大多数地方的最佳发电方式是风能和太阳能。