本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
美國能源資訊署 (EIA) 的最新資料顯示，2016 年前六個月，美國住宅使用者支付的電費比 2015 年同期減少了 0.7%。 雖然這種下降可能聽起來不大，但這代表了自 2002 年以來住宅電價首次出現下降。
零售電價意外下降的背後原因是什麼？ 這與廉價天然氣和更多可再生能源的共同作用有關。 為了準確瞭解這些力量如何壓低零售電價，讓我們深入探討如何透過發電廠的排程來確定電力批發市場價格。
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電網運營商透過根據所有可用發電機的“優先順序”或每兆瓦時電能的邊際生產成本（以美元計）對它們進行排序來安排發電。 最便宜的發電機會首先啟動，只有在電力需求增加時才會在必要時啟動更昂貴的發電機。 電力的批發市場價格等於在任何給定時間生產一個額外單位的電能的成本。 因此，市場價格等於電網運營商當前排程的最昂貴的發電機的每兆瓦時生產成本（以美元計），因為這是如果需要，仍然有額外能力發電的發電廠。
這種解釋可能令人困惑，但希望下圖可以稍微簡化一下。 它使用真實的發電能力和平均燃料價格資料說明了 2013 年德克薩斯電網上的發電機的優先順序。 各個發電機按照其邊際生產成本升序排列。 每個條的高度是生產成本，每個條的寬度是發電機的容量。 電價由當前需求水平（用垂直線表示）與優先順序供應曲線的交點決定：對於下圖所示的需求和燃料價格，每兆瓦時 41.42 美元或每千瓦時 4.1 美分。
電力市場價格由電力需求水平（垂直線）與電力供應價格（堆疊條）之間的交點決定。要了解改變燃料價格、可再生髮電量和需求水平如何影響電價，請單擊圖表訪問互動式版本。（來源：Webber Energy Group）
如果天然氣價格或可再生髮電量發生變化會發生什麼？ 單擊上面的圖表開啟互動式版本並找出答案。由於天然氣發電機在優先順序供應曲線中是最昂貴的，因此降低天然氣價格會大幅降低電價。 同樣，增加可再生髮電量會將整個供應曲線向右移動，從而導致電價進一步降低。 對於我在下面的計算器中輸入的低天然氣價格、高可再生能源情況，價格僅為每兆瓦時 30 美元，或每千瓦時 3 美分，比上圖所示的價格低 24% 以上。
降低天然氣價格和增加風能和太陽能發電量會降低電價。 （來源：Webber Energy Group）
透過調整優先順序計算器的輸入所說明的動態正是推動美國住宅平均電價下降的原因。 更多的可再生能源和更便宜的天然氣等於更低的電力市場價格，這通常會導致消費者更便宜的價格。
但並非所有美國消費者在 2016 年初都看到電價下降。 實際上，毗鄰的太平洋各州（加利福尼亞州、俄勒岡州、華盛頓州）和中西部地區（東北中部、西北中部）的居民的電價有所上漲。
儘管發電成本下降，但由於電力輸送成本增加，一些地區的電價上漲。 （來源：美國能源資訊署）
這些州的住宅電價上漲是由於電力輸送成本的增加，這與上面解釋的發電成本是分開的。 根據 EIA 的資料，這些州的公用事業公司尋求許可提高費率，以支付電力傳輸線和天然氣管道的成本（這些管道為新的廉價天然氣發電廠提供燃料！）。 因此，儘管由於天然氣價格低廉和可再生能源普及率提高，電力發電的市場價格下降，但住宅價格實際上有所上漲。
並非所有人的價格都下降這一事實是一個有用的提醒，即我們支付的電費不僅涵蓋發電機的成本，還涵蓋所有電線、電杆、變壓器、控制中心和公用事業員工的成本，這些成本確保電力可靠地從發電廠流向我們的家中。 在我看來，考慮到生產和輸送電力所需的所有裝置和員工，電費僅為每千瓦時 10-15 美分，這是令人難以置信的。
議程圖片來源：美國國家航空航天局