本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
自從唐納德·特朗普競選總統初期,他就承諾要結束奧巴馬政府所謂的“煤炭戰爭”,並將煤炭工作崗位帶回衰落的阿巴拉契亞社群。
專家們很快指出,燃煤發電廠退役的主要驅動因素是水力壓裂繁榮導致天然氣價格暴跌,而不是環境法規或可再生能源補貼。特朗普自己能源部委託的報告也同意這一觀點,發現“煤炭和核電廠退役的最大原因是有利可圖的天然氣發電”,其次是電力需求增長緩慢。鑑於這些發現,專家們正確地認為,即使特朗普可以消除環境法規,煤炭也無法克服廉價天然氣帶來的激烈競爭。
這一切大約在一個月前發生了變化,當時能源部長裡克·佩裡提出了一項激進的新聯邦能源監管委員會 (FERC) 規則,以扶持陷入困境的煤炭和核電廠。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道: 訂閱。透過購買訂閱,您將有助於確保有關塑造當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。
佩裡部長利用能源部組織法中一項很少使用的條款,提議他自己的規則給監管州際電力市場的聯邦能源監管委員會。通常,只有聯邦能源監管委員會專員才能釋出擬議規則制定通知,即聯邦能源監管委員會所謂的 NOPR。
佩裡的 NOPR 認為,電力市場沒有充分補償在現場儲存大量燃料的發電廠(通常是煤炭和核電廠)的彈性效益,因此這些發電廠應免受市場競爭的威脅,並保證全部成本回收和公平的回報率。以下是相關文字(重點強調)
該規則允許對位於委員會批准的有組織市場內的某些合格機組完全回收成本。合格機組還必須能夠提供基本能源和輔助可靠性服務,並在發生供應中斷時在現場擁有 90 天的燃料供應。...該規則要求有組織的市場為完全回收成本和公平的回報率建立公正合理的費率關稅。
佩裡提議聯邦能源監管委員會介入美國大陸大部分地區存在的競爭性電力市場,並完全豁免任何擁有 90 天燃料供應的發電廠的市場競爭。用保守派常用的觀點來說,該規則實際上是在選擇贏家和輸家。而且它使用任意的 90 天標準,沒有支援性分析(而且任何嚴格的分析都不會支援)。
一個尋找問題的昂貴解決方案
自從佩裡釋出他的 NOPR 以來,包括可再生能源和天然氣貿易團體、批發電力市場運營商、前聯邦能源監管委員會監管機構、來自十個州的檢察長等在內的眾多團體都站出來反對該規則。
反對該規則的主要論點是,它將從根本上擾亂電力市場,但實際上並沒有改善它作為理由所引用的問題:電網彈性和可靠性。
在電力系統圈子中,眾所周知,停電的主要原因是將電力從發電機輸送到建築物的電力線路的損壞和故障,而不是發電機本身。Rhodium Group 分析了美國能源部向電力公司報告的資料,以準確顯示停電時間中由輸配電線路的風暴損壞造成的比例,與發電短缺或燃料供應緊急情況相比。他們發現,僅有 0.00007% 的客戶中斷時間,即停電持續時間乘以受影響的客戶數量,是由燃料供應緊急情況造成的——這是佩裡的 NOPR 中唯一解決的可靠性方面的問題。
Rhodium Group 對停電資料的分析發現,僅有 0.00007% 的客戶中斷時間,即停電持續時間乘以受影響的客戶數量,是由燃料供應緊急情況造成的。絕大多數客戶中斷時間是由惡劣天氣造成的。來源:Rhodium Group
這些資料不包括最近美國因颶風艾爾瑪、哈維和瑪麗亞造成的停電,這些停電主要是由電力線路損壞造成的。此外,似乎受颶風哈維影響最嚴重的發電廠實際上是燃煤發電廠——佩裡的 NOPR 假設這些發電廠能夠抵禦燃料中斷。以下是來自其所有者 NRG Energy 的關於得克薩斯州 W.A. Parish 燃煤電廠發生的事情的描述
W.A. Parish 的外部煤堆被雨水浸透,煤炭無法從輸送系統運送到筒倉中。為了應對這種情況,我們將 W.A. Parish 5 號機組和 6 號機組的燃料來源從煤炭改為天然氣。自 2009 年以來,這些機組從未將天然氣用於運營目的。
因此,雖然煤炭的優勢在於它可以大量儲存在現場,但它並非完全能夠抵禦風暴,因為它如果太溼就會變得毫無用處。
這只是佩裡任意 NOPR 忽略的眾多事實之一。另一個事實是,對於除核能之外的所有發電形式,在現場儲存 90 天的燃料是多麼不切實際,核能通常每年僅加註一次燃料。即使是煤炭,通常也只在已經非常巨大的煤堆中儲存 30 天的燃料——將它們的儲存容量增加三倍將花費資金,增加自燃風險,並導致更多煤塵顆粒物排放。
得克薩斯大學奧斯汀分校的研究科學家 Joshua Rhodes 進行了計算,得出的結論是,90 天的燃料相當於一個燃煤電廠 12 英畝的煤堆,或者是一個聯合迴圈天然氣發電廠 6.3 艘大型液化天然氣船。(點選推文,查看回復中對假設的一些解釋)。
#90天燃料,用於 1250MW NGCC:約 6.3 艘液化天然氣船或約 400 英畝的壓縮天然氣罐。煤炭:約 12 英畝的煤堆。#能源 #DOE_FERC_FPA
— Joshua Rhodes (@joshdr83) 2017 年 9 月 29 日
因此,無論如何,佩裡的 NOPR 似乎對除煤炭和核電廠所有者之外的任何人都沒有什麼好處。NOPR 的確有的,是為扶持煤炭和核電廠的非市場支付買單的高昂代價(更不用說管理新的巨型煤堆的任何額外費用)。
能源和環境政策公司 Energy Innovation 釋出了一份分析報告,分析了佩裡的 NOPR 可能在法律上被解釋的四種不同方式,以及由此給消費者帶來的相關成本。他們發現,對該規則最保守的解讀(“解讀 1”)將導致每年約 3 億美元的成本,而最激進的解讀(“解讀 4”)將導致每年 106 億美元的成本。
目前尚不清楚如何解讀能源部長裡克·佩裡提出的對煤炭和核電廠的支援。Energy Innovation 評估了該規則的四種可能的解讀,發現客戶成本每年將增加 3 億至 106 億美元。來源:Energy Innovation
提高電網可靠性和彈性的更好方法
佩裡的 NOPR 潛在的鉅額年度價格標籤突顯了它的武斷和不合理——不僅因為該規則基本上沒有提供彈性效益,而且因為有很多更好的方式可以花費資金來提高電網彈性。毫無疑問,提高電網對重大天氣事件的彈性非常重要,但佩裡的 NOPR 卻做得不夠。以下是一些我們可以用更好的方式花錢來提高電網的可靠性和彈性:
埋設更多配電線路。較新的配電線路已經埋設,資金可以用於埋設較舊的線路。
增加輸電網的冗餘度和互聯性。雖然輸電網已經內建了冗餘度,但增加冗餘度將使其更具彈性和魯棒性。
最大限度地減少天然氣和電網之間的相互依賴的故障點。許多天然氣管道由電動壓縮機供電,這在停電後會帶來級聯問題。在寒冷天氣中,家庭供暖對天然氣的需求加上對電力的高需求可能會將天然氣管道推到極限。投資天然氣動力壓縮機和管道可以降低這些風險。
埋設關鍵輸電線路。這將非常昂貴,但實際上可以幫助防止嚴重輸電線路損壞造成重大災難(如目前在波多黎各發生的災難)。
投資於關鍵基礎設施的微電網。 由太陽能、儲能和/或化石燃料供電的微電網可以在停電後隔離關鍵基礎設施。(天然氣微電網在哈維颶風過後,維持了德克薩斯州 18 家 H.E.B. 雜貨店的營業)。
激勵可再生能源提供電網支援。風能和太陽能通常以全速發電,而不提供電網服務。它們有潛力提供更多的電網支援。(太陽能示例)。(風能示例)。
擴大需求響應的作用。 激勵更多負荷在電網緊急情況下減少需求,可以增加應對供應中斷的資源量。(得克薩斯州在2014年避免了停電,這得益於需求響應)
在戰略位置建設更多的儲能設施。 在電網系統的正確位置安裝儲能設施可以在停電後提供重要的生命線,並透過“黑啟動”服務更快地恢復電力。
以上所有干預措施都比佩裡的聯邦能源管理委員會提案更能提高電網的韌性。而且,它們都沒有涉及聯邦政府採取任何像免除某些形式的發電參與市場競爭這樣激進的措施。
除了試圖掩蓋支援煤炭和核電廠的企圖之外,很難找到任何真正支援佩裡的擬議規則制定的理由。如果您關心核能的氣候效益,請承認氣候變化併為碳定價。如果您關心煤炭社群的困境,請盡力支援他們,而不是給出空洞的承諾。如果您關心電網的韌性,請把錢花在真正能提高電網韌性的事情上。不要以虛假的藉口提出激進的新法規。現在已經有足夠多的錯誤資訊在傳播了。
