2022-02-19 08:23

美国的电网已经达到了碳中和的一半,它正在拯救生命

Wind turbines behind a sunflower field

谈话的内容。

可再生能源的快速发展正在加速全国向无碳电力系统的转变。

到目前为止,17个州加上华盛顿特区和波多黎各已经通过法律或行政命令,设定了在2050年或更早实现100%清洁电力的目标。美国有46家公用事业公司承诺实现零碳排放。现在拜登政府和一些国会议员提议到2035年实现电力行业的脱碳。

虽然这15年的巨大变化似乎雄心勃勃,但我们的新报告《实现零排放的一半》回顾了过去15年,发现电力行业的排放量只有预期的一半。

我们分析了美国能源情报署(Energy Information Administration)发布的《2005年年度能源展望》(Annual Energy Outlook)中“一切照常”的预测。能源情报署是美国政府负责数据收集和分析的官方机构。该报告预计,从2005年到2020年,电力行业的二氧化碳年排放量将从24亿公吨增加到30亿公吨。

相反,产量下降到了14.5亿吨,比预期水平低了52%。简而言之,美国电力行业在短短15年内成功实现了一半的零排放。

The US power grid is already halfway to carbon neutrality, and it’s saving lives

更清洁的燃料和更高效的设备

这种下降是由于政策、市场和技术驱动因素。

2020年的电力总需求几乎与2005年完全相同,比联邦能源预测机构的预测低24%。这在一定程度上是由于经济变化,比如两次衰退导致的经济增长较低,以及人口增长略低。

得益于政策和技术的改进,美国自2005年以来也提高了能源效率。许多为我们的生活提供动力的设备,比如LED灯,与15年前相比,现在每千瓦时的电力性能更好。

风能和太阳能的表现远远超出预期,2020年的发电量是预期的13倍。无排放的核能发电基本保持稳定。

最后,在页岩气革命和低燃料价格的推动下,天然气产量迅速增长。这使得大量的煤炭发电——碳排放最密集的电力来源——被挤出了市场。

这些转变带来了许多好处。2020年消费者的总电费比能源情报署之前预测的低18%,每年为家庭节省860亿美元。

硫和氮排放的减少,特别是燃煤发电减少,导致呼吸系统疾病等健康影响急剧下降。由电力部门空气污染造成的过早死亡人数从每年38,000人降至3,100人。煤炭行业的就业下降被其他领域的就业增长所抵消,尤其是太阳能行业。

剩下的50%

许多关于能源转型的评估都认为,社会完全从一种能源转向另一种能源需要几十年的时间。但我们的研究表明,碳排放的急剧变化可以更快地发生。

不过,这并不能保证零排放会很容易。

风能、太阳能和电池技术将是进一步脱碳的核心。加快它们的部署需要高度重视维护可靠性,增加新的输电线路,改变电力系统的规划和运营。它还将呼吁仔细关注生态影响,并提高对工人和社区影响的敏感性。

幸运的是,实现零碳目标所需的发电和储存技术已经在开发中。开发商已经申请进入输电网,以获得660亿瓦的风能和太阳能发电能力,以及200亿瓦的存储能力。这相当于所需资金的一半以上。并非所有计划中的项目都将建成,但其规模表明了巨大的商业利益。

大量使用风能和太阳能带来了一个问题,那就是如何在多云或无风的日子满足最后一部分的需求。许多技术可以填补这一空白,如较长时间的存储、氢或合成燃料、利用碳捕获的化石或生物质发电、先进的核能和地热能。所有这些都需要更多的研究。

随着美国的发展,我们的研究提供了两个核心教训。首先,政策和技术都是减排的关键。第二,我们预测未来的能力是有限的。随着政府机构和电力公司获得政策经验,以及技术以意想不到的方式发展,适应这种变化将是至关重要的。