能源宅男的更多思考
随着科学家和普通民众看到越来越多的气候变化迹象，各大洲有远见的领导人都在采取措施，减少我们的电网对化石燃料的依赖。对于气候活动人士来说，他们的目标是建立一个100%从风力涡轮机和光伏阵列等可再生能源中获取电力的电网。大多数分析人士得出的结论是，向100%可再生能源电网过渡是可行的，但代价昂贵。另一方面，悲观主义者怀疑100%的可再生能源电网是否可能。
好消息是:风力涡轮机和光伏组件的成本下降速度比大多数专家预测的要快。在世界上许多地方，现在建造一个新的风能或太阳能设施比建造一个同样容量的燃煤电厂更便宜。全球风能和太阳能产能继续快速增长，在大多数情况下是由简单的经济因素驱动的。
坏消息是，正如大多数GBA读者所知，可再生能源是间歇性的。如果我们想要一个100%可再生的电网，我们需要包括一些能源储存的方法。已有几种储能技术;部署它们的主要障碍不是技术上的，而是系统的高成本。按照目前可再生能源的部署速度，在美国实现100%的可再生能源电网还有很长的路要走。对于任何意识到我们要避免气候灾难的最后期限即将到来的人来说，我们对能源储存解决方案的缓慢采用是个坏消息。
一些岛屿网格在前面
许多有远见的可再生能源工程师现在正在岛上工作。当然，有些岛屿根本没有电。另一些则有海底电缆连接到大陆电网。有趣的是那些拥有独立电网，依靠当地发电的国家……
每周时事通讯
在您的收件箱中获取建筑科学和能源效率建议，以及特别优惠。
14日的评论
迷人的东西,马丁。我希望你在可怕的环境下拿到了危险津贴!
我不认为小岛屿是最好的研究案例，因为它们几乎从其他地方进口所有东西(包含大量的能量)。一个多元化的大国是一个更好的例子。
可再生能源的领导者德国现在35%的电力来自可再生能源，但该国的碳排放几乎没有下降，因为大部分产生的“绿色”电力不合时宜，无法使用。这有点复杂，但它的要点是，大部分电力被浪费或倾倒到邻国，不稳定他们的电网。所有相关信息仅通过谷歌搜索即可，问题在下面链接的文章中进行了部分总结。
我认为，间歇性可再生能源的主要环境效益是，它们使电力的总体成本大幅提高，但这并不是一个有效的政策。德国的住宅电价约为0.35美元/千瓦时，而美国为0.13美元/千瓦时。德国家庭每年只使用3000千瓦时，而美国是12000千瓦时，这并非巧合。挪威的电价与美国相当，每个家庭每年使用15,000千瓦时。高价格导致更明智的消费是德国比美国更“环保”的主要因素。
我们花费了数百亿美元来补贴太阳能和风能，但当我今天早上(波士顿)走在街上时，经过我家附近的加油站，那里的人正在给他们的汽油大户加2.47美元一加仑的普通汽油(每加仑20磅二氧化碳排放)。这是完整的想法。看起来相当不可理喻
我希望我们能从德国缺乏说服力的实验中学到一些东西。碳排放应该全面征税(和分红)，人们应该自由决定他们想如何解决这个问题，以对他们来说最合理的方式。这不是一个新的或原创的想法;数千名经济学家、27名诺贝尔奖得主和所有前美联储主席都签署了支持碳红利政策的协议。https://www.clcouncil.org/economists-statement/
https://www.forbes.com/sites/michaelshellenberger/2019/05/06/the-reason-renewables-cant-power-modern-civilization-is-because-they-were-never-meant-to/#15d2f3b9ea2b
维维安,
我报道了去埃尔耶罗的发电厂。我从未声称它是“最好的案例研究”。你可以自由地从我的报道中吸取任何教训。
我也不主张每个人都搬到耶罗——坦率地说，“他们几乎所有的东西(包括大量的能量)都是从别处进口的”，这是无关紧要的。这是否使有关他们如何应对能源挑战的报道变得无关紧要?我没有对从耶罗那里购买的物品的蕴含能量提出要求。
你提到“我们正在花费数百亿美元来补贴太阳能和风能”，却没有提到美国对化石燃料行业的补贴远远高于太阳能和风能行业。
你说得很对，“碳排放应该征税……全面。”在那一点上我不会反驳你的。多年来，我一直主张征收碳税。
2019年到目前为止，可再生能源领头羊德国43%的发电量来自可再生能源。35%的数字已经过时2到3年了。
https://www.cleanenergywire.org/news/german-renewables-record-overshadowed-slump-onshore-wind-power-expansion
2018年和2019年，德国的二氧化碳排放量大幅下降。
“坏消息是，正如大多数GBA读者所知，可再生能源是断断续续的。”
不，这是现有的集中式发电供应商常用的虚假描述。
风能和太阳能不是“间歇性的”——一个更好的描述是“可变输出”，但可预测性足以在几天前的市场中投标，在5分钟前的时间框架中非常可预测性。
风能和太阳能也是可快速倾斜的，比快速倾斜峰值要快得多，并且可以在输出的某些范围内以非常低的成本控制提供精确的电压和频率稳定服务。中西部和落基山的大型公用事业公司Xcel多年来一直在利用风能资产，只要系统上有足够的风，就可以关闭旋转储备和快速斜坡峰值，通过改变风力发电场的输出来提供这些服务。虽然这样使用会导致一些潜在的输出减少，但这种小的减少要比保持峰值机运行便宜得多。
把美国的电网与德国进行比较是不恰当的，而把美国的电网与岛屿电网进行比较则是荒谬的。美国的输电线路容量要好得多，但尚未得到充分利用，但也可以得到改善。地域越广，就越容易平衡可变产出资产。
挪威是一个特例，拥有巨大的水力发电能力，当丹麦或瑞典的风能生产过剩时，它能够有效地“免费”利用风能，而当该地区的风能生产不足时，它可以出口水力发电。(这些传输资产也可以得到改进。)
“德国现在35%的电力来自可再生能源，但该国的碳排放几乎没有下降，因为大部分生产的‘绿色’电力不合时宜，无法使用。”
关于德国可再生能源被过度削减的说法根本不是这样的。尽管由于电网限制而导致的区域限电确实经常发生，但仍处于较低的个位数比例。这真的不是很“……其中大部分产生了“绿色”电力……”，处理这些电力的输电线路项目已经在计划中或正在进行中。美国唯一像德国一样受限的地方是德克萨斯州的ERCOT电网，但即使在那里，他们在输电线的规划和建设上也领先于德国。
丹娜,
你似乎想和我就我们应该称太阳能和风能为“间歇”能源还是“可变输出”能源展开争论。我对“可变输出”这个术语没有问题——坦白地说，如果我在写一个同义词词典，我会把“可变输出”列为“间歇”的近义词(尤其是当可变输出能源的输出变化到零时——就像太阳能阵列和风力涡轮机一样)。这是一场没有任何潜在分歧的战斗。
让我们称这些能源为“可变输出”，如果这是你喜欢的术语。风能是一种输出可变的能源，这一事实是一项技术挑战，但正如你我所同意的，它不是不可克服的——甚至不是特别困难的——挑战。这将通过工程来解决。
我并不是真的想挑起争论，但“间歇性”的描述已经被现有的行业故意政治化了，我更喜欢使用更微妙和谨慎的语言，而不是化石燃料行业的谈话要点中使用的术语，有意选择这些术语来唤起一种感觉，即可再生能源在某种程度上是不安全的或不可依赖的。
“间歇性”和“不可靠”并不能准确地描述风能和太阳能，但这正是那些支持化石(有时是核能)发电议程的人对它们的描述。如果输电线路没有大范围的故障，你不可能在几毫秒内损失1千兆瓦的风能或太阳能，就像龙卷风撕裂大型燃煤电厂或核电站的互连线一样。当里克·佩里的能源部试图将“可靠性”与“基本负荷”和手头有90天的燃料混为一谈时，FERC正确地否决了它，但这都是化石燃料利益集团玩的相同的内部能源游戏的一部分。
术语“间歇输出”和“可变输出”不是同义词——甚至不接近。大多数燃气发电厂的输出都有很大的变化，甚至煤和核能的输出也有一定的变化。我们也可以称它们为“间歇性的”吗?
真正的区别是完全可分派和有时不完全可用。典型的联合循环发电厂运行的年容量系数与中西部风力相当，低于海上风力的预期，但cc气可以根据平均电网负荷调高或调低，而可再生能源只能调低(减少)，而且只有在可用的情况下。从网格管理的角度来看，可变输出资源和可变负载的可预测性远比单纯的可调度性重要。
也就是说，即使没有补贴，在美国的大部分地区，太阳能+电池已经比简单的循环天然气峰值器更便宜，比维持美国部分地区现有的燃煤电厂运行更便宜。
可分派的负载正在成为一个重要的网格管理工具(自从FERC命令745在几年前得到了Supremes的支持)，它可以并且将在规模上简化向可分派的可变输出资源的过渡。随着越来越多的电动汽车被销售出去，智能汽车充电器有潜力吸收大量白天的太阳能过剩或夜间的风力过剩，以达到电网平衡的目的。挪威和丹麦已经开始这样做了，尽管还处于起步阶段。在丹麦，电动汽车车主被付费保持电源连接，在某些情况下，如果允许双向电力流，使用电动汽车电池提供适度的电网电力，以支持频率和电压，还需要额外付费。与加速上高速公路相比，电动汽车电池的耗电量相当有限，对电池寿命也没有太大影响，但电动汽车车主得到的补偿足以弥补理论上使用电动汽车可能导致的电池损耗。
我最近在其他地方指出，我们在密歇根有一个抽水水电厂，从70年代开始运行，那时电网上还没有任何重要的可再生能源。风能和太阳能的可变性受到了批评，似乎没有意识到需求一直是可变的。也就是说，储存能源一直都是有道理的——它只是看起来很贵，因为我们能够滥用廉价的化石燃料，通过补贴和外部化一些最重要的成本。
“我最近在别的地方指出，我们密歇根州的抽水水电厂早在70年代就开始运行了，那时电网上还没有任何重要的可再生能源。”
在20世纪60年代的加利福尼亚，当迪亚波罗峡谷核电站被提出时，很明显它需要一个巨大的可调度负荷来灵活地吸收非高峰时段的过剩生产。核武器可以在相当短的时间内被关闭，但不可能在短短几个小时内就重新启动——这需要几天的时间。为了使迪亚波罗峡谷项目可行，赫尔姆斯抽水蓄能水力设施同时建成，以创造电网平衡的可调度负载。
长话短说，大型缓慢倾斜的基负荷发电厂需要电网存储(或可调度负荷)，就像风能和太阳能一样。
但抽水蓄能并不适用于所有地方。它既需要合理的地形和可用的水资源，又需要合理的近距离接入电网，这些都是挪威丰富的资源。
另一个值得关注的地区是澳大利亚国家电力市场的南澳大利亚地区，该地区与东海岸主要电网的连接相当有限。昨天，屋顶光伏供电约占中午负荷的50%，风力供电约占60%。剩余的10%通过互连连接器输出。这种情况的发生越来越有规律。你可以在这里看到图:https://opennem.org.au/energy/sa1/
任何对电动汽车电池的电网使用感兴趣的人都可以浏览b0 V2G或“车到电网”。
有趣的文章和一些更好的发电方法的优秀观点。但是…
尽管我经营着一家(小型)太阳能安装企业，但我仍在想，可再生能源的部署是否正在分散我们对真正挑战的注意力:大幅减少西方的消费，或许还能适应国内部分电力供应的间歇性。
我非常赞同这样的观点，即可再生能源是运行大规模工业项目的最佳方式，这些项目可能被称为“国内电力”。而且，我相信一些家用电力对人类是净积极的，就是这样。
但我对这个工业项目本身的规模越来越感到不安，对西方文化中无法满足的电力需求向可再生能源转变所隐含的资源的真正大规模使用也越来越感到不安。在我读过的大多数文章中，这都打着防止气候灾难的旗号，似乎快速部署可再生能源有可能让我们继续走我们的快乐之路。据我估计，只有我们的社会运行方式发生翻天覆地的变化，才有可能避免一场大规模的气候灾难(一场中等规模的气候灾难已经迫在眉睫，基本上不可避免)。
借用航空业的一个类比:可再生能源有潜力延长滑翔路径，减少冲击力。他们不具备让飞机保持在空中的能力。
尽管如此，我们必须尽我们所能，你们在这里所强调的努力是值得称赞和值得赞扬的。正如您在文章中多次阐明的那样，气候正在发生变化，挑战是艰巨的，避免“失控”的气候变化的任务确实是迫在眉睫的任务。事实上，这可能是不可能的。如果是这样的话，像这样的文章就为天平的积极一面增加了另一个砝码，谢谢你。
就这个话题写一篇文章很难不引起许多反对意见。马丁，我很感激你提供的关于你调查的具体案件的信息。我想提供一些评论和一个更广泛的可再生能源的链接。和达纳一样，我担心错误信息很普遍，而且往往夸大了可再生能源发电的成本和问题。
在能源领域，每一项行动都有代价，大多数不作为也是如此。许多人不知道，每隔几个月就会有新的纪录出现，以极低的价格提供太阳能、风能和储能的大规模合同。例如，2019年9月，我了解到洛杉矶水电部门(LADWP)和格兰岱尔水电与伊兰太阳能和存储中心签署了一份合同，提供400兆瓦的新一代发电，其中包含300兆瓦/ 1200兆瓦时的电池存储，价格不到每千瓦时2美分。https://www.utilitydive.com/news/los-angeles-approves-historically-low-cost-solarstorage-project/562681/
这是我见过的最好的价格，但几年来，美国各地已经公布了低于每千瓦时3美分的价格。这些关于可再生电力和储存的新合同表明，像主流媒体文章倾向于做的那样，说可再生能源的成本太高，而储存不切实际或太贵是不正确的。我同意布莱恩·贝利(Brian Bailey)的观点，即社会不能继续这种挥霍无度的方式，但可再生能源发电量的大幅增加与储存结合起来，是一条明智且经济上有利的前进道路。
忧思科学家联盟(UCS)的季刊《催化剂》2019年秋季号有一篇关于这一主题的优秀文章。这份名为《清洁能源+电池储存=游戏规则改变者》的报告由埃利奥特•尼金撰写，它提出了两项综合性的重大国家变革和投资:更新我们老化的电网，并投入大量资金研发电网规模的储能技术。他认为，电网的改进需要考虑到分布式发电、可变(可再生)能源和先进的存储技术。UCS正在与产业界和政府一起努力推进这一计划。这篇文章还没有发布在网上，但你可以通过在这里捐赠来订阅Catalyst:https://www.ucsusa.org/
登录或成为会员发表评论。
报名 登录