如何加速绿色电力

如何将美国绿色电力建设提高 7 倍

正如实现零 CO 2排放的计划中所述，美国可以通过在 30 年内每年将 2.8% 的能源消耗脱碳来实现零排放。在前 7 年（大约），成本最低的方法是每年建造约 300 TWh 的光伏太阳能发电场和陆基风电场。7年后，无论晴天还是刮风，绿色供应将开始超过需求，我们将被迫寻求不同的脱碳机会。我们正在考虑对所有能源进行脱碳，而不仅仅是电力。我们首先关注电力，因为它比非电力更容易脱碳。

每年 300 TWh 的建设速度大约是典型情况的 7 倍，增加到这个水平涉及多种挑战：

经济可行性。

公众支持增加政府干预和相关的价格上涨。

与现有购电协议 （PPA） 的冲突。

土地所有者有权种植太阳能和风能。

走向绿色会给碳基公司带来压力。

本文回顾了这些挑战，并着眼于向前推进所需的条件。

保持经济活力

为了使项目在经济上可行，它需要比替代方案更便宜。在许多情况下，光伏太阳能发电场和风电场比碳基能源便宜。然而，这假设人们从头开始建造两个设施，并比较每个设施的成本。另一方面，典型案例是已经建成的碳工厂，并且正在考虑增加间歇性太阳能或风能设施。这需要减少碳工厂的输出，并在可用时替换绿色电子。因此，碳工厂的固定成本分散在较少的产量上，这意味着其电力成本增加。

我们将通过一个使用典型数字的示例来了解其工作原理。所有美元数字均以每千瓦时电力为单位，我们忽略小细节以使其更易于理解。

一个城市从当地的天然气厂获取电力，并正在考虑增加一个风电场，其中 41% 的电力将来自风能，59% 的电力来自天然气。过去的天然气工厂运行在最大值的 87%，我们正在考虑将其降低到 51% （87% * （1-41%））。

天然气厂有固定费用，例如抵押贷款，这些费用需要分摊到较少的产量上。因此，天然气厂的电力成本将从 0.032 美元增加到 0.037 美元/千瓦时。

如果已经还清了燃气厂的抵押贷款，那么其电力成本将为 0.021 美元的燃料，加上 0.003 美元的可变费用，总计 0.024 美元。但是，在此示例中，需要支付抵押贷款，而市政府需要支付较高的 0.037 美元价格。我们不能忽视这笔贷款，因为该市未来的项目需要银行。

风电场的成本为 0.035 美元，将其连接到电网的电线成本为 0.005 美元，总计 0.040 美元。

城市混合电力的成本为 0.038 美元（0.037 美元*59% + 0.040*41%），比最初的纯天然气 0.032 美元安排多 0.006 美元。

总之，在本例中，绿色环保会导致消费者价格上涨 0.006 美元。随后，需要政府干预来推动这一进程。

干预通常是通过税收抵免、可再生要求和/或直接补贴来完成的。这些很容易实施，前提是公众愿意接受小幅提价和/或税收减少。

以下论文详细讨论了脱碳成本：

探索增加可再生能源的成本影响，Cole 等人，2021 年。

量化实现100% 可再生能源的挑战，Cole 等人，2021 年。

用简单的信息获得公众支持

气候变化经常出现在新闻中，公众希望它得到解决。然而，目前的政府干预水平往往不足。例如，EIA 预计美国的 CO 2 排放量将在未来 30 年内保持不变。

政府领导人需要以公众可以理解的方式提出解决方案。换句话说，他们需要用简单的消息来描述解决方案。下面以美国为例。这需要 60 秒来阅读，因此可以用通常 90 秒的电视新闻片段来描述。

目前，美国在不排放 CO 2 的情况下生产了 16% 的能源，这需要在 30 年内达到 100%，才能脱碳至零排放。

这相当于每年约有 3% 的能源变为绿色，中断平均分布在 30 年中。

在接下来的 7 年里，最简单的方法是加快我们建设光伏太阳能发电场和陆基风电场的步伐。

大约 7 年后，我们将开始丢弃太阳能和风能的电力，因为在晴朗的大风天（“饱和”）有足够的电力，这将促使我们寻求其他脱碳方法。

我们不确定这些方法是什么；因此，建立了一个新的政府实验室来开发技术，最终以低成本使我们达到零。

在前 7 年中，需要政府干预来推动每年 3% 的脱碳。这将花费 0.005 美元至 0.020 美元/千瓦时，以消费者价格上涨和税收减少的形式出现。作为参考，美国房主的平均电费为 0.130 美元/千瓦时。

总而言之，我们在 30 年中以每年 3% 的能源的恒定速率进行脱碳；随着时间的推移，我们将负担平均分配；我们建造太阳能和风能大约 7 年，直到达到饱和；由于政府干预，我们导致价格小幅上涨和税收小幅减少；并且建立了一个新的政府实验室，其任务是开发技术，最终以低成本将我们归零。

图 1：脱碳

解决与现有协议的冲突

一种通常使用太阳能、水力、风能或核能产生绿色电力；并用天然气或煤炭产生非绿色电力。电由称为电子的微小粒子组成。

绿色和非绿色发电站的业主通常借钱建设，并以售电收入偿还贷款。如果非绿色发电机减少产量，以替代绿色电子，他们需要提高价格，以帮助他们偿还贷款。

在发电机借款之前，他们可能会与客户（例如城市）签订合同，以特定价格、特定时间购买特定数量的电力。这被称为“购电协议”（PPA），贷方通常会在贷出之前要求这些协议。

例如，如果一个人建造了 100 台风车并想向附近的城市出售绿色电力，他们可能会发现该城市对当地天然气工厂的现有 PPA 不感兴趣。

为了推动风电场向前发展，需要修改城市与燃气厂之间的协议。例如，如果燃气厂将利用率从满负荷的 87% 降低到 51%，这导致其成本从 0.032 美元/千瓦时增加到 0.037 美元/千瓦时，则城市需要支付更高的价格。最终，居民看到了更高的价格。

然而，谁有权修改现有协议？

在大多数情况下，没有人，这是一个问题。

绿色电子专员

需要一位新的联邦官员来修改现有协议，以支持政府宣布的脱碳率。由于没有更好的词，我们将称此人为“绿色电子专员”。联邦法律将规定绿色专员的权力和职责。例如，要偿还贷款，在一定程度上允许消费价格上涨。

为了减轻联邦政府和各州之间的压力，可以考虑赋予州长任命自己州绿色专员的权利。他们将根据需要在州内逐个项目地替代联邦专员。

土地所有者有权产生绿色电子

社区有时不想看到风车或太阳能发电场；然而，我们需要它们变绿。随后人们可能会考虑新的联邦法律，该法律赋予农村土地所有者建造太阳能农场的权利，即使邻居不喜欢他们的外表。土地所有者也有权建造风车，前提是附近建筑物中的人听不到它们的声音。

气候关注与碳关注

向绿色能源转型将导致煤炭和天然气燃料消耗量减少，从而导致煤炭和天然气燃料价格下降。加上产量减少，这将减少勘探、精炼、分销和发电公司的收入。这些雇佣了很多人，这转化为重要的政治支持。总之，脱碳需要公众对减缓气候变化的支持，要大于对石油利益的支持。

综上所述，加快光伏太阳能发电场和风电场建设需要克服重重困难。　　

      审核编辑：彭静