如何應對電網(wǎng)脫碳挑戰(zhàn)？

在依賴化石燃料兩個世紀之后，在接下來的四分之一個世紀內消除經(jīng)濟各個部門的氣候污染，這可能是我們面臨的最大挑戰(zhàn)，但這也是一個機會，可以展示人類在面對前所未有的全球威脅。

到2050年實現(xiàn)凈零排放的目標必須從電力快速脫碳開始，同時將越來越多的建筑、交通和工業(yè)能源從石油、天然氣和煤炭轉移到電網(wǎng)上。我們還有很長的路要走，截至2021年，可再生能源和核能僅占美國所有能源的20%。

到2050年清潔電力需求將如何飆升

資料來源:RMI

可再生能源是基石——但還不夠

作為當今可用的成本最低的新一代能源，風能和太陽能很可能在未來幾十年成為任何清潔電力系統(tǒng)的基礎。然而，它們也給公用事業(yè)和電網(wǎng)規(guī)劃人員帶來了棘手的問題，他們需要考慮在大自然無法提供足夠的風能或太陽能來滿足需求時如何提供可靠的電力服務。

加利福尼亞大學的一項研究分析了美國七年來每小時的天氣數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在最糟糕的一個小時內，風能和太陽能的總發(fā)電量將比其平均發(fā)電量低80%（見下圖），以至于較小但仍然很嚴重的短缺將持續(xù)數(shù)天甚至數(shù)周。

資料來源:2035 Report

這種供應缺口不僅僅是一種不便。當電力無法滿足需求時，整個電網(wǎng)可能會崩潰，從而導致長時間且代價高昂的區(qū)域停電。隨著越來越多的建筑物和車輛開始使用電力， 清潔能源需求飆升的前景使管理向富含可再生能源的電網(wǎng)過渡的挑戰(zhàn)倍增。

互補解決方案

鑒于可再生能源固有的可變性，僅投資于更多的風能和太陽能容量以滿足需求將帶來系統(tǒng)成本飆升，并引發(fā)更多關于選址所需的廣闊土地面積的爭議。幸運的是，還有其他解決方案可以補充可再生能源，促進可靠且負擔得起的清潔電力。

儲能。隨著成本的急劇下降，能源儲存看起來是一個越來越好的選擇，它可以清除之前浪費的多余的可再生能源，然后在輸出下降時將其釋放回電網(wǎng)——例如，在太陽落山但需求仍然很高的傍晚時分。隨著廉價的風能和太陽能發(fā)電量接近80%，公用事業(yè)公司將需要足夠的存儲來提供多日的備用能源。

傳輸。除了從偏遠的風能和太陽能發(fā)電場輸送電力外，更多的傳輸可以幫助公用事業(yè)公司在其自身的可再生能源供應不足時獲得鄰近地區(qū)的剩余清潔電力。因此，輸電投資可以減少建設更多本地發(fā)電廠的需要并支持電網(wǎng)可靠性，從而獲得可觀的回報。但所需的投資并非微不足道；到 2035 年，美國的總輸電能力可能需要翻一番或更多才能支持脫碳。需求響應。有時最便宜的解決方案落在需求方。許多公用事業(yè)現(xiàn)在提供“需求響應”計劃誘使客戶減少用量，以幫助避免停電或在發(fā)電量不足時降低系統(tǒng)成本。一些住宅客戶甚至讓他們的公用事業(yè)公司在炎熱的下午短時間遠程關閉空調。特殊計劃鼓勵客戶在需求高峰期到來之前預熱或預冷他們的建筑物。為建筑物配備智能能源管理技術，以避免購買和運營新發(fā)電廠的成本只是為了每年處理幾個小時的高峰需求，據(jù)美國能源部稱，到2030年，每年可為美國電力系統(tǒng)節(jié)省超過100億美元，并減少環(huán)境污染，相當于關閉 50 家燃煤電廠。

這些解決方案最好是多樣化的組合

當我們看到有關電網(wǎng)脫碳所需的數(shù)萬億美元的新投資和數(shù)千吉瓦的新發(fā)電容量時，就會想起未來的艱巨挑戰(zhàn)。讓我們感到鼓舞的是，每一個問題都有多種互補的解決方案，如果得到實施，幾乎肯定會隨著時間的推移降低電力成本，甚至有助于緩解我們的氣候危機。

當然，能源和技術的最佳組合將取決于它們未來的成本和能力，并且會根據(jù)可用資源因地區(qū)而異。當然，能源和技術的最佳組合將取決于它們未來的成本和能力，并將根據(jù)可獲得的資源而因地區(qū)而異。

這就是為什么CCL專注于技術中立的政策，例如碳費和紅利或清潔能源許可改革，這些政策允許考慮多種選擇，這些選擇將減少排放，同時支持可靠性和可負擔性。

本文作者：Jonathan Marshall，CCL 經(jīng)濟研究協(xié)調員

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