美国电网脆弱性——对电气化的影响

本文最后更新于 6 3 月, 2023

美国电网脆弱性——对电气化的影响

美国电网脆弱性——对电气化的影响

全球贵族坚持所有农民阶级必须放弃他们的内燃机汽车，取而代之的是电动汽车作为解决全球气候危机的最重要因素。正如您将在这篇文章中看到的那样，虽然如果您是一阶思考者，这种叙述很有说服力，但事实上，出于一个关键原因，它是完全行不通的。

让我们从一些背景开始。PJM互联 是一个区域性电力传输组织，负责协调特拉华州、伊利诺伊州、印第安纳州、肯塔基州、马里兰州、密歇根州、新泽西州、北卡罗来纳州、俄亥俄州、宾夕法尼亚州、田纳西州、弗吉尼亚州、西弗吉尼亚州和哥伦比亚特区它作为一家中立、独立的电力批发商，管理上述各州的高压电网，以确保超过 6500 万人的电网可靠性，这使其成为美国最大的电网。

这里 是一张显示 PJM 传输区域的地图：

如图所示，PJM 正朝着脱碳方向发展 这个屏幕截图e 摘自其 2021 年年度报告：

这里 是一张显示 PJM 提议的可再生能源项目的地图，这些项目正在研究与现有电网的潜在互连：

PJM最近发布了一份名为 “PJM 中的能源转型：资源退役、替代和风险“：

以下是执行摘要中的引述：

“在行业趋势及其相关挑战的推动下，PJM 制定了以下战略支柱，以确保高效可靠的能源转型：可靠且具有成本效益地促进脱碳政策；规划/运营未来的电网；和促进创新……

鉴于这些趋势并支持这些战略目标，PJM 正在继续开展多阶段工作，以研究能源转型的潜在影响。该研究的前两个阶段侧重于 2035 年及以后的能源和辅助服务以及资源充足性。第三阶段的重点是近期到 2030.1 的资源充足性

保持足够水平的发电资源，具有正确的操作和物理特性，对于 PJM 通过能源转型满足电力需求的能力至关重要。”

在这项研究中，PJM 研究了到 2030 年的一系列业务情景，以及他们现有的某些发电设备的退役将如何影响他们向客户提供可靠电力的能力。

PJM 预计他们将根据州和联邦政策（即环境政策）淘汰资产，这将导致单位经济状况恶化，因为缓解和遵守环境法规的成本使这些发电资产“在经济上处于不利地位”，以至于必须退休了。下图显示了可能影响 PJM 资产的政策和法规：

下图显示了 2022 年至 2030 年的预测发电退役容量（低新进入和高新进入情景）：

请注意，退役容量的大部分增长是由于 2024 年后环境政策的实施。PJM 预计到 2030 年总计退役的预计发电量将达到 40 GW，其中宣布退役的 12 GW、25 GW潜在的政策驱动退役和 3 GW 的潜在经济退役，总计占 PJM 当前发电容量的 21%。为了保持电网的可靠性，必须使用可再生能源来弥补这一不足。

下图显示了 2022 年至 2030 年新增装机容量的低估和高估：

PJM 还指出，由于州和联邦的政策和法规，电气化将增加，导致电力需求增加（估计每年增长 1.4%，某些地区的需求增长达到每年 7%）。此前的研究表明，未来的电力需求增长将是不对称的，由于供暖需求，冬季的需求增长将是夏季的两倍以上。资源退出、进入和需求增加的组合可能会导致此处引用的重大问题：

“发电资源的预计总容量将无法满足预计的峰值负荷，因此需要部署需求响应。到 2028/2029 交付年及以后，在低新进入情景水平下，预计储备利润率为 8%，因为预计需求响应可能不足以满足高峰需求预期，除非新进入进展达到高新情景中显示的水平进入场景。这将需要能够维护所需的现有资源，以及快速激励和整合新进入者”

PJM 表示，过去三年只有大约 10 GW 的新服务，由于供应链中断和天然气管道限制，新一代的进入存在重大风险。

总之，这是一张显示电力资产负债表问题的图表：

除非 PJM 能够实现其高新进入容量情景，否则到 2030 年其运营区域可能会出现严重的电力短缺，即便如此，该公司对间歇性可再生能源的依赖也令人担忧。该公司表示，他们将需要数兆瓦的这些资源来取代 1 兆瓦的热力发电。

让我们以报告中的这句话作为结尾：

“PJM 的新服务队列主要包括可再生能源 (94%) 和天然气 (6%)。尽管互连队列中可再生能源的铭牌容量相当大（290 吉瓦），但可再生能源项目的历史完工率约为 5%。本研究中的预测表明，到 2030 年，当前的新进入速度将不足以跟上预期的退役和需求增长。完工率（从排队到地下钢材）必须大幅提高才能维持所需的储备保证金.

我们可以向自己保证，PJM 并不是唯一一家面临发电短缺问题的电力批发商。但是，无论如何，让我们都出去买一辆电动汽车吧。可能会出什么问题？

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