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美国电网需要数万亿美元升级以适应可再生能源需求

(纳闻记者孙寒霏报导)

8 月,加利福尼亚州宣布到 2035 年结束化石燃料汽车的销售,这促使绿色能源倡导者庆祝。

然而,几天后发布了灵活警报,要求金州居民避免在高峰时段为电动汽车充电。 由于电网的额外压力,不遵守该措施意味着大面积停电。

具有讽刺意味的事件突显了可再生能源面临的一个巨大问题,因为对绿色技术的需求继续对陈旧的美国电网征税。

据 WoodMac 估计,即使使用核能作为拐杖,所需的升级成本也高达 4 万亿美元。 如果没有核能,这个价格标签又会上涨 5000 亿美元。

另一个统计数据表明,电网升级的成本可能高达 7 万亿美元。

5 月,乔·拜登总统的政府宣布投资 25 亿美元,用于现代化和升级国家的电力系统,作为“建设更好的电网计划”的一部分。

支出计划总额为 200 亿美元,但仅占实现拜登绿色能源目标所需资金的一小部分。

照片 2014 年 1 月 17 日,纽约,布朗克斯区屋顶上的太阳能电池板,远处可以看到曼哈顿。 (唐埃默特/法新社/盖蒂图片社)

“电网目前的设计不是为了容纳大量的可再生能源,”艾伦邓肯告诉时报。

邓肯是美国太阳能电池板网络的创始人,并且非常熟悉电网挑战。 他解释说,不止一个变量有助于升级电网,使可再生能源真正可持续。

一个因素是电网的结构和分配能源的方式。

另一个是可再生能源目前不被认为是可靠的。

间歇性供应带来麻烦

“这是因为它是间歇性的,它可能会受到包括天气条件在内的多种因素的影响,”邓肯说。

说明这一点的是,数百万德克萨斯人在 2021 年 2 月的一场残酷的冬季风暴中遭受了停电。随后,零下的暴风雨引发了能源界关于在恶劣天气事件背景下可再生能源有多脆弱的激烈辩论。

尽管孤星州政府在十年间花费了超过 800 亿美元的联邦补贴。 此外,每年约有 15 亿美元用于国家对可再生能源的补贴。

无论投入多少资金,内部人士都认为可再生能源还没有赶上为美国这样的国家供电的现实。

这在很大程度上与围绕绿色能源的叙述有关。 对于许多人来说,完全可再生能源的概念意味着全电动化。 然而,据一些人说,这是一种命运多舛的方法。

John Murphy 是纽约清洁能源工作联盟 (CEJC) 的成员,也是管道和管道安装行业熟练工和学徒联合协会的国际代表。

他告诉,将目标改为脱碳——而不是电气化——可以减轻陷入困境的电网的压力。

墨菲解释说,纽约政府规定到 2030 年该州 70% 的电力必须来自绿色能源。到 2040 年,该州的目标是零碳排放。

照片 尼亚加拉河的水于 2013 年 6 月 4 日在纽约刘易斯顿流经罗伯特摩西发电设施的水电大坝。 (约翰摩尔/盖蒂图片社)

“我们正在考虑七年半的时间,我们甚至还没有接近,”他说。

目前,纽约不到 19% 的能源来自可再生能源。

与 CEJC 的其他人一样,墨菲说需要有一个计划,而不是禁止补充能源,直到有可能逐步淘汰它们。

“可再生能源有一席之地,但我们需要所有可用的资源来进行过渡。”

然而,有人反对在转换阶段使用天然气和核能等补充能源。

矛盾的是,其中大部分来自环保主义者,他们坚持“全有或全无”的绿色能源愿景。

许多政府立法也是围绕这一叙述制定的,墨菲说,这与真正和持久的脱碳相悖。

为了脱碳,他说需要更多的发电厂。

“我们没有足够的发电能力,因为他们正试图关闭发电厂。 这些植物已有 50 年的历史,”墨菲说。

还有高峰时段的需求问题,到目前为止,这一直是可再生能源的主要绊脚石。

供应与需求

可再生能源方面的需求大大超过了供应能力。 从全球范围来看,2021 年至 2022 年间,可用的绿色能源估计将增长 35 吉瓦。但与此同时,电力需求预计将达到 100 吉瓦。

这意味着更多的弹性警报和停电不仅是可能的,而且是可能的。

“例如,极度寒冷可能会导致问题,因为人们使用更多的能源来取暖。 这会给发电厂带来压力,并可能导致停电。

“飓风、野火和强风暴等其他天气事件也会损坏电力线并中断服务,”邓肯解释说。

他还认为,这些问题不会仅限于某些季节。 随着需求持续飙升,全年的极端天气现象给美国摇摇欲坠的电网带来了相当大的压力。

就在今年夏季热浪袭来之前,北美电力可靠性公司发布了一份评估报告,称美国多个地区,包括中西部上游、德克萨斯州和加利福尼亚州,正逐渐接近能源紧急情况。

该公告成为一个预兆,因为夏季停电影响了多个城市和州。

这一切都回到了天价需求,尤其是在一天中的某些时间。

风力发电机 2016 年 10 月 14 日,布洛克岛风电场的风力涡轮机耸立在罗德岛布洛克岛海岸附近的水面上。(Don Emmert/AFP via Getty Images)

“电力公司的高峰需求时间就像高峰时间。 高峰需求发生在可预测的时间,通常是在非常热或非常冷的温度期间,此时空调和供暖系统正在最大程度地工作,”作者兼能源专家吉尔·蒂特詹 (Jill Tietjen) 告诉。

Tietjen 早在 1976 年就开始了能源事业,目前是乔治亚输电公司的董事会成员。

她详细说明,在能源消耗高峰期,人们不应该在任何地方插入电动汽车。 Tietjen 还指出,有一段时间,关于电动汽车智能充电器的讨论已经摆在桌面上,但还没有实现。

电力需求挑战的另一面是缺乏存储容量。

“储能对于帮助电网向更多可再生能源过渡是绝对必要的,”Tietjen 说。

墨菲同意缺乏能量存储是一个“大问题”。

峰值需求和可再生能源生产之间也存在时间不平衡,这在业内被称为“鸭曲线”。

Tietjen 举例说明,当阳光普照时,您可以获得太阳能,而在刮风时,您可以获得风力。 然而,可再生能源在高峰使用期间不一定能产生足够的电力。

她说,由于太阳能和风能是间歇性的,鸭子曲线会给电网带来压力。

墨菲和邓肯都承认,电力传输是使可再生能源更可靠的能源难题的重要组成部分。

墨菲指出,即使是像丹麦这样的绿色能源领导者也不会在近 30 年内完全淘汰化石燃料,他说我们需要“用我们所拥有的东西”并设定现实的过渡目标。

与此同时,这意味着使用不可再生资源作为拐杖,以避免进一步的电网问题。

Tietjen 说:“在一年中的许多个月里,这将继续成为几十年的问题。”

8 月 17 日,在加利福尼亚州山景城,热浪席卷该州大部分地区,加州电网运营商敦促该州 4000 万人减少家庭和企业用电,一名男子在电线旁行走,2022年。(卡洛斯巴里亚/路透社)