解鎖風能,建設連線平原與城市的輸電線路

影響任何能源經濟性的一個重要因素是運輸:燃料在哪裡開採,在哪裡使用,以及如何從 A 點到達 B 點?

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影響任何能源經濟性的一個重要因素是運輸:燃料在哪裡開採,在哪裡使用,以及如何從 A 點到達 B 點?

德克薩斯州與北達科他州就是一個例子,自水力壓裂技術引入以來,這兩個州頁岩油氣產量都出現了繁榮。

德克薩斯州擁有悠久的油氣開發歷史,地下油氣管道縱橫交錯,將該州偏遠地區與區域貿易中心連線起來。


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另一方面,北達科他州傳統上不是主要的油氣生產州,因此其管道基礎設施遠不如德克薩斯州完善。結果是:在 2012 年 5 月至 2013 年 5 月期間,價值 10 億美元的天然氣在北達科他州的油井現場被燃燒掉——基本上是作為廢品燒掉。在大多數情況下,北達科他州的鑽井商運營油井是為了開採價格更高的石油,石油可以透過鐵路運輸,儘管有時會造成災難性的後果

化石燃料並不是唯一會受到運輸限制影響的能源。事實上,在許多方面,這些限制對於可再生能源來說更加苛刻。

與油氣資源一樣,可再生能源地區通常也位於遠離主要人口中心的地方。美國風帶就是一個突出的例子,它橫跨大平原,從北達科他州延伸到德克薩斯州。雖然該地區是地球上最大的風能資源地之一,但它也恰好位於美國大陸的中心,遠離大多數美國人居住的沿海地區。

可再生能源與油氣能源的不同之處在於,可再生“燃料”(以風、水或陽光的形式)在現場轉化為電力,而且迄今為止,只有一種可行的方法可以在全國範圍內輸送大量電能:高壓輸電線路。如果必要的輸電基礎設施不到位,風電場的電力輸出可能不得不人為地降低,以避免現有輸電線路過載。而且與石油的情況不同,沒有火車或卡車可以來救援。

簡而言之,如果沒有足夠的輸電基礎設施,就無法將風能從平原輸送到城市,風能也無法充分發揮其潛力。

那麼,建設輸電線路似乎是理所當然的事。不幸的是,一條新的輸電線路成本可能超過每英里 100 萬美元,這僅僅是裝置本身的成本,還不包括那些往往困擾重大輸電專案的鄰避效應(不要在我家後院)相關的成本。此外,與油氣管道不同,不可能控制誰的電力在誰的電力線上流動。電力在整個電網中以接近光速的速度流動,根據電網各個節點之間的電壓和電阻隨意流動。因此,輸電線路的成本通常是社會化的,即使在引入電力市場競爭的情況下也是如此。這有利於籌集建設我們都需要的輸電基礎設施所需的資金,但也可能引入黨派之爭和官僚主義,從而減慢整個過程。

然而,經驗告訴我們,如果政府和私營企業齊心協力,為可再生能源輸電線路開闢道路,風能開發商就會跟上。2008 年,德克薩斯州為 CREZ(競爭性可再生能源區)輸電專案撥款 49.3 億美元,該專案將西德克薩斯州和狹長地帶與達拉斯-沃斯堡、聖安東尼奧和奧斯汀等人口中心連線起來。雖然該專案的最終價格攀升至 68 億美元,但它幫助德克薩斯州保持了其在 50 個州中已安裝風能總量的決定性領先地位。而且還有很大的空間可以利用。3,600 英里的新線路可以將高達 18,500 兆瓦的電力從西德克薩斯州輸送到該州的城市,比今天德克薩斯州已安裝的風電量多出約 50%。事實上,德克薩斯州電網運營商目前正在審查 21,000 兆瓦的新風電專案,其中包括計劃在拉伯克附近建設一個 1,100 兆瓦的風電場,這將是美國最大的風電場。

雖然新的輸電線路可能成本高昂,但在美國許多地區,它們是釋放風能真正潛力的必要先決條件。德克薩斯州的例子表明,如果我們建設新的線路,風能開發商就會跟上。希望鼓勵可再生能源發展的州應努力投資必要的輸電基礎設施,以便風能的增長不會受到外部因素的制約。

 

圖片來源:ProPublica, 國家可再生能源實驗室 (NREL), ERCOT

Robert Fares is a AAAS Science and Technology Policy Fellow at the U.S. Department of Energy Building Technologies Office. The views expressed are his own and do not necessarily reflect the views of the U.S. Department of Energy.

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