可再生能源能为美国“铁锈地带”带来了怎样的健康效益

​8月中旬，美国加州经历了19年来首次滚动停电。加州独立系统运营商发出警告， 由于电网吃紧，需要采取分区滚动式停电模式来防止电网崩溃。 消息一出，引发关注。正值美国大选之际，这一话题瞬间被政治化。据媒体报道，停电事件中，超过100万人失去了电力供应。

目前的初步原因汇总显示：停电是多种概率事件同时发生造成的，其中包括天然气机组的宕机；高温天气跨区联络线过热限流，部分老化线路容量不足；风电场宕机等等。系统调度与监管机构对于系统是否购置了足够充足的备用仍旧存在认定上的争论。

上一次加州下令滚动停电是在2001年能源危机期间。 从1月到5月，发生多次停电，其中一次影响150多万客户，其原因是能源短缺和能源批发商操纵市场合力发挥作用的结果。

加州州长纽森（Gavin Newsom）强调，加州电力短缺是“不可接受的”。他将电力短缺归因于加州从污染性的天然气过渡到太阳能、风力发电等“清洁”能源的结果，因为太阳下山之后或无风时，无法发电。他承诺释出更多能源，也将对电力短缺进行全面调查。纽森表示， 由于过去几天创纪录的高温，用电需求大增， 曝露 出可再生能源的不足。

光伏发电出力特性会给电网安全稳定运行造成巨大影响。截至2019年年底，美国加州光伏发电的装机容量为2740万千瓦，占美国光伏发电总装机容量比例约36%，居全美第一。光伏发电量通常情况下占加州总发电量的比例约为20%。

在高比例光伏发电接入的情况下，加州净负荷曲线为“鸭型”曲线，即负荷曲线在中午前后到达低点，在15时之后开始上升，负荷曲线峰谷差大，这为加州电力调度带来困难。

为此， 加州一直非常重视需求响应发展，通过相关激励手段调动负荷侧灵活资源积极性，以解决电力供需矛盾。 然而，此次罕见热浪袭击加州，加之疫情影响，居民大多居家，空调负荷等温度调节负荷激增，大大激化了原有的电力供需矛盾。

本次加州轮流停电事件一方面说明， 光伏发电、风电等电源出力具有波动性、反调峰性，对电网安全稳定运行造成的威胁不可忽视 。高比例新能源发电接入的情形下，亟须开展电力电子化电力系统稳定性基础分析、电力电子化电源的宽频带振荡特性等基础理论研究，完善电力系统稳定计算标准体系，突破海量超电磁暂态仿真技术瓶颈，提高电网仿真分析能力，支撑深度认知电网特性。

另一方面，本次加州轮流停电事件中，高比例光伏发电接入、罕见高温、疫情居家等多因素交织，充分表明在电网安全运行中，考虑单一因素具有一定的局限性，多种情景叠加则进一步考验电网供电能力。 电网企业需在规划、运行、营销乃至应急等环节充分考虑综合因素，确保供电可靠。

随着分布式电源、储能系统、新能源 汽车 等领域相关技术不断发展， 负荷侧灵活资源有着极大的开发利用空间 。我国经过多年摸索，在负荷侧灵活资源利用上取得了显著成效。据相关研究，我国负荷侧灵活资源超过2亿千瓦，通过相关政策、机制挖掘这些资源价值，意义重大。

电力服务具有普惠特点，涉及民生问题。本次加州轮流停电事件中，电力供需紧张在电力及上游能源市场上造成了一系列连锁影响。 电价快速上涨加重了防疫期间居民、企业的经济负担，对经济 社会 发展造成巨大影响。

反观国内，在防控新冠肺炎疫情期间，电网企业主动担当，坚决执行国家降低电价政策，有力支撑“六稳”“六保”目标实现，充分体现出我国的制度优势。可见，我国电网 健康 发展需要坚持制度自信，发挥“六个力量”，为经济 社会 发展和民生改善提供有力保障。

美国4月用电需求低、风量强劲发电量高，使得当月再生能源发电量首次超越燃煤发电。

美国近年不断扩大再生能源布局，并已取得成效。根据美国能源情报局（EIA）数据，4月水电、太阳能和风能发电量接近6,850亿度电，已超越燃煤发电的6,000亿度电，绿色能源成为仅次天然气的第二大电力来源，若转换成用电来源比率，太阳能、风能与水力等绿色能源发电占比达23%，燃煤电力为20%。

虽然4月适逢部分燃煤发电厂的春季检修，发电量是多年来的最低点，未来随着这些电厂回归，燃煤发电厂又会夺回亚军宝座。

不这与此同时，也是美国有史以来再生能源发电量最高点，近年来节能减碳已成世界趋势，绿色能源成本更是大幅下降，美国太阳能、风能的设备量正日渐增长，2018年再生能源发电创 历史 新高，达到7,420亿度电，占全美发电量17.6%，与2008年的3,820亿度电相比，接近倍数增长。

截至2019年4月底，美国已装设18座、容量共1,545 MW风力电厂和102座、总容量为1,473 MW太阳能电厂，再加上4座新设水力发电厂，再生能源装设比率已达21.56%。

相较之下，燃煤发电的比例已降至21.55%，根据EIA 1月公布的报告，美国已在过去10年中关闭约一半煤矿场。先前研调公司Rhodium Group也指出，在2010-2017年间，关闭的燃煤发电厂比剩下的还要多，更预计2030年前美国超过71GW（最坏情况是124GW）燃煤发电场会关门大吉。

美国加州与纽约也相继宣布朝全面再生能源供电迈进，据2018年8月底加州议会投票通过的新法案，加州得在2045年脱离燃煤与天然气发电；纽约则是在2019年2月时公布绿色新政，直言在2040年达100%绿色能源电力。

国际能源局（IEA）在2018年11月时表示，再生能源成本下滑与政策推动，未来电力结构将会略为所改变，之后再生能源将是各国首选技术，煤炭使用量将在2040年从如今的40%降到25%，风力发电与其他再生能源便会填补这电力空缺，将增长到40%以上。

当地时间19日，美国国务卿布林肯在马里兰州发表了关于气候问题的首次演讲。布林肯声称，应对气候变化的“乏力”将对美国国家安全和经济“造成重大影响”。他发出警告说，美国在可再生能源方面已经落后中国，美国必须在气候问题上发挥领导作用，并在这一领域投入更多资源。

“如果美国不能领导世界解决气候危机，我们的世界将所剩无几。”布林肯说。

布林肯呼吁在可再生能源领域追赶中国：我们已经落后

布林肯19日在马里兰州讲话现场

值得注意的是，布林肯发表此番讲话正值美国主办全球气候峰会前夕，就在几天前，拜登气候问题特使克里也刚刚结束对中国的访问。“今日美国”形容，拜登政府已将气候变化问题视作美国面临的最大挑战和最大机遇。美媒分析称，作为世界上最重要的两大碳排放国家，中美保持沟通非常重要，而双方的合作也不会削弱美国在其他关键事项上的立场。

“如果成功了，我们将为几代人创造高质量的就业机会”

综合美媒报道，在19日的讲话中，布林肯先是描绘了一番世界气候面临的严峻态势，摆出一副美国要身先士卒引领世界解决气候问题的姿态。布林肯表示，美国人口只占世界的4%，但贡献了15%的全球碳排放量，美国可以在这场危机中作出“重大贡献”。

布林肯不断强调发展新能源为美国带来的机遇，“到2025年，全球可再生能源市场的规模预计将达到2.15万亿美元，太阳能和风能技术会成为美国工作岗位增长最快的领域。”布林肯称，地球上的每个国家都必须做两件事——减少排放和为不可避免的气候变化的影响做好准备。到2040年，世界在这一领域将面临4.6万亿美元的基础设施缺口。

【嵌牛导读】：新能源发展日新月异，逐渐威胁到传统能源石油的地位

【嵌牛鼻子】：新能源

【嵌牛提问】：近期内石油为何不能被新能源所取代？

【嵌牛正文】：

（文／曼哈顿研究所的高级研究员 Robert Bryce）要说过去 10 年里面最主要的环境问题，很简单——气候变暖，一直以来都没有变过。再有的话，就是世界各国减少或限制 CO2的排放量。

但就是在这个 10 年间，全球  CO2的排放量大约为 33 亿吨，增长了 28.5％ 。据国际能源机构预计，到 2030 年，全球  CO2排放量还会再增加 21％，上升至约 40 亿吨。

CO2排放量将继续增长，因为工业发展会消耗更多的能源，具体来说是更多的碳氢化合物，例如煤炭、石油和天然气。许多理想化的环保主义者以及一些决策者认为我们应该停止使用碳基燃料，转向一个只使用可再生能源的全球经济。不过，我们不得不接受的现实是：碳氢化合物不可能被取代。

碳氢化合物将继续主导未来几十年全球能源结构的原因有三：成本、能源转化的步伐缓慢及能源规模的计算。

可再生能源造价高昂

第一个原因解释起来相对简单。全球能源行业是迄今为止世界上最大的产业，每年花费在寻找、改善以及提供给消费者各种形式能量的资金投入就超过了 5 万亿美元。风能与太阳能等可再生能源有它们的优势，但从经济上讲是不能跟碳氢化合物相比的。

据美国能源情报署（ Energy Information Administration, EIA ）最近的一项分析估计，由陆上风力涡轮机进行的风力发电，成本是 97 美元／兆瓦时，约为天然气产生同等电量所耗成本（EIA估计 63 美元／兆瓦时）的 1.5 倍以上。海上风力发电更贵，成本为 243 美元／兆瓦时。最便宜的一种太阳能发电——光伏电池板发电，成本为 210 美元，比燃烧天然气发电耗资的 3 倍还多。

社会的能源转换是一项长期进程

可再生能源若真能做到比碳氢化合物便宜很多，那或许我们还可以对它将来在全球能源结构中占有较大比重保持乐观。但即便如此，我们的能源结构发生整体变化还需要很长的时间。对能源问题多有著述的马尼托巴大学（ University of Manitoba ）特聘教授瓦茨拉夫 · 斯米尔（ Vaclav Smil ）在 2008 年的时候写道：“所有的能源转换都有一个共同点：它们都是耗时数十年的长期进程。”

确实，在《独立宣言》签署后的 109 年时间里，美国能源的主要来源一直是木材，直到 1885 年被煤炭赶超。煤炭的王者地位一直维持到 1950 年，后又被石油所取代。斯米尔还写道， “现行能源的使用规模越大、替代能源的转换规模越大，更替的时间将越长。”  斯米尔认为，虽然  “不燃烧化石燃料的社会是很理想……然而要发展到那一步，不仅要花相当高的成本，也需要足够多的耐心：未来的能源过渡将会跨越数十年，而不是仅仅在几年之内展开。”

能源问题专家，瓦茨拉夫 · 斯米尔（左）在能源问题上多有著述。这里列出了其中的两部，中间一本是  2008 年出版的《全球性灾难和趋势》（Global Catastrophes and Trends），右边是 2010 年出版的《能源神话与现实：能源政策辩论的科学解析》（Energy Myths and Realities: Bringing Science to the Energy Policy Debate）

碳氢化合物的强大优势

斯米尔的观点可以通过比较石油在美国主要能源消费中所占的份额找到证明。据 EIA 估计， 1949 年的时候，石油在美国能源总需求中所占比重为 37％ 。 2009 年，这一数字保持不变。也就是说，过去 60 年以来，为了减少对石油的依赖，我们砸了几十个亿的美元进去，但石油的地位岿然不动。当然了，阴谋论者这时候肯定会把矛头对准石油寡头。可实际上根本不存在什么阴谋，石油的物理性质本就如此。石油是种神奇的物质：无论你爱也好、恨也罢，我们都喜欢石油带给我们的东西，哪怕心里一直想着该恨那些石油公司。

如果世界上没有石油这种东西，我们早晚也得把它给造出来。若要论能量密度、使用方便，适用场合、运输容易，成本低廉、储量丰富，没有什么能比得过石油。电动汽车可谓时下话题的焦点，不过现在的电池也就是比爱迪生做出来的强一点儿。最好的锂离子电池，能量密度也只有汽油的 1 / 80 。

最后再补充一点。不管你信不信，2009 年，可再生能源在美国主要能源的供能比重跟 1949 年相比，还有所下降。风能和太阳能最近几年确实有大幅度的增长，但在 1949 年，可再生能源（基本上是水力发电）为全美提供了能源需求的 9.3％ 。 2009 年，可再生能源（大部分依然是水力发电）为全美供能 8.2％ 。

原油：全球能耗的统一度量

第三个问题——能源的规模——极少有人讨论。对很多人来说，这可能是理解起来最棘手的一点。这么说并不不奇怪，看看我们常用的那些计算能源规模的单位吧：石油论桶、吨、加仑和升出售；天然气按立方米、立方英尺、英热单位（ BTU ）及其他单位来测量和销售；煤炭分长吨和短吨（ 1 吨 [t] = 1000 千克 [kg] = 1.102 短吨 [ sh.ton ]  =  0.934  长吨 [ long.ton ] ），但其价格取决于一大堆其他因素，包括热含量、灰分、硫含量，以及最重要的：煤矿和电厂之间的距离；电力销售按 （千瓦 / 时） 计算， 牵涉的术语面更广，包括伏特、安培、欧姆，还有焦耳、瓦、尔格、卡路里和英热单位，事情变得愈发复杂。

我们需要一个更简便的方法来衡量全球的能源消耗量——目前大约是每天 2.41 亿桶原油。这相当于沙特阿拉伯日产原油量总额的 29 倍。其中，有25个（相当于大约 2.1 亿桶原油）是碳氢化合物提供的。

此外，仅在过去的 10 年中，全球能源消耗已大约增加了 27 个百分点，或者说 6 个沙特阿拉伯的原油日产量。这些增加的能源消耗几乎全部是由碳氢化合物所提供的。

沙特阿拉伯的加瓦尔场油田（Ghawar field），推算储油量约 850 亿桶原油（dailymail.co.uk）

科学家和决策者可以说  CO2不好。我们可以谈风能、太阳能、地热能、氢气以及许多其他形式的能源生产。但少人愿意问及的是：我们要在哪里，用什么方法找到相当于 25 个沙特阿拉伯输出的能量，而且还是无碳的？

残酷的现实是，我们不会。过去几十年间，沙特投资超过数千亿美元用于钻井和修建基础设施，以确保他们世界第一石油出口国的地位。不要忘了，所有这些投进去的美元也让他们产生了对能源的需求，正好是一个沙特阿拉伯的日产能量，约占全球能源需求的 3.4 ％。

两者加起来，世界各国都投入万亿美元的能源和电力传输系统已经到位。对此，斯米尔在他 2008 年出版的《全球性灾难和趋势》（ Global Catastrophes and Trends ）一书中进行了概括， “不存在加速转向非化石燃料社会的紧迫性：地球上的化石燃料供应充足，几个世代都用不完；新能源在性能上并不具有优越性，新能源的生产成本也不会大幅下降。”

斯米尔关于“［石油成本］更便宜”的观点对当前能源转换的规模及速度也有影响。在美国，可再生能源遭受到的最大挑战不是别的，正是来自于廉价天然气价格的持续下跌。天然气是风能和太阳能最直接的竞争对手。过去 3 年间，美国的页岩气革命让全国石油及天然气的市场格局大为改观。

实际上，美国现在脚底下就踩着用都用不完的低成本 页岩气 （天然气的一种）。 2011 年 4 月，据美国潜在天然气委员会（ Potential Gas Committee, PGC，是一个由学界、政府及产业界人士组成的非营利性组织）估计，美国大约存有 2170 兆立方英尺的天然气资源。按照目前的消耗速度来计算，美国存有的天然气足够用上 90 年或更久。

总而言之，在接下来的几十年时间里，可再生能源在全球能源结构中仍将处于比重极小的一部分。在可以预见的未来，碳氢化合物将继续保持当前的主导地位。而天然气，碳氢化合物中最清洁的一种，则会在短期内争取做大，并最终占有全球能源蛋糕的更大份额。

可以分为再生能源和非再生能源。

有的书上写的是可再生能源和不可再生能源，其实都是一样的。

一次能源可以进一步分为再生能源和非再生能源两大类型。再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。它们在自然界可以循环再生。

在全球变暖趋势不断加剧，传统化石能源供应日趋紧张的形势下，各国政府在制定能源发展战略时纷纷提出要进一步开发和加大可再生能源的利用比例。但美国科学家的最新研究分析表明，可再生能源也许并不如想象的那样环保，发展可再生能源需要耗费大量的土地资源，最终的代价可能是环境遭到破坏。可再生能源是否是把“双刃剑”再次成为科学家们争论的焦点。 反对者：占地过多侵蚀自然 纽约洛克菲勒大学的杰西·奥索贝尔带领的研究小组在最新出版的《核能管理、经济和生态》杂志上发表论文称，他们对每一种可再生能源所占用的土地资源以及相对应的电力产出进行了考察分析。根据测算，生物质能和风能每生产1瓦或者2瓦电需要占用1平方米土地，要想改变全球能源供应格局，就需要兴建足够多的风电场以及拦河大坝，种植足够多的生物燃料作物，这势必会给自然带来巨大的侵蚀。 以美国为例，如果要满足2005年全美国的电力需求，必须在相当于得克萨斯州面积（约26.7万平方公里）大小的地方安装风力发电设施，并保持昼夜不停运转，才能保证供应。而纽约市所有的电力设备要想正常工作，也需要一个面积相当于康涅狄格州（约1.3万平方公里）的巨大风力发电场。 赞成者：所需土地其实有限 有些科学家则不认同奥索贝尔的分析结论，认为他采用能源密度（即每单位土地上的能源产出）作为唯一的衡量标准有失偏颇，不能够全面估算可再生能源对环境产生的影响。 美国国家可再生能源实验室主任研究员约翰·特纳表示，利用能源密度作为评估标准，不足以涵盖各种不同可再生能源的发展潜力。他说，如果用转换效率为10%的太阳能电池来为整个美国提供电力保障，那么只需要在亚利桑那州或者内华达州这种阳光充沛的地方安装1万平方英里（约合2.6万平方公里）的太阳能板就足够了，而整个美国大陆面积有370万平方英里，占用的土地面积不过是九牛一毛。而且，这仅仅只是采用了其中一种可再生能源技术。 是否环保：思路不同结论迥异 根据奥索贝尔的分析报告，如果美国以生物质能作为主要能源，那么爱荷华州965平方英里（约合2500平方公里）的可耕地都将被占用。如果利用太阳能，仅太阳能面板覆盖的土地面积就达到58平方英里（约合150平方公里），此外还要考虑兴建配套的储存工厂所占用的土地。因此他认为，太阳能和生物质能等可再生能源是“不环保的”。 对此，特纳表示，完全不必要在新的土地上建太阳能工厂，只需在现有建筑或房屋的屋顶上支起太阳能板，就能够满足全美国年电力需求的25%%。至于占地面积很大的风力发电场，实际上有95%%的地面是闲置的，可以合理利用土地，用来耕种农作物。 未来趋势：核能也是绿色能源？ 奥索贝尔认为，核能具有排放污染小的优势，是未来能源发展与利用的方向。他解释说，强调环保理念的能源政策有三大支柱，一是增进能源效率，二是利用碳捕获和封存技术，逐渐加大对天然气的依赖，第三就是发展核能。 特纳也赞同核能的发展潜力，但他提醒，核废料的处理不容忽视，应该在确保安全的前提下逐步推广。

除了15个州以外，煤炭、天然气或液态石油是2017年美国国内使用最广泛的发电燃料。

使用化石燃料的发电站仍然是大多数州最常见的电力来源。除了15个州以外，煤炭、天然气或液态石油是2017年美国国内使用最广泛的发电燃料。自2007年以来，煤炭作为最普遍的发电燃料的州数出现了回落，天然气、核能和水力发电已经获得了更多的市场份额。

在2017年，煤炭在18个州中提供了最大的发电份额，而2007年则为28个。天然气在16个州中占有最大的份额(2007年为11个)。

石油仍然是在一个州的发电份额中占比最高—夏威夷—2017年提供了州内62%的电力。对美国整体而言，2017年天然气提供了32%的发电量，略高于煤炭30%的份额。

除了化石燃料，核电提供了9个州最大的电力来源，高于2007年的6个。从2007年4月起，水电一直是6个州最普遍的电力来源。

水力发电原本是唯一的可再生能源发电来源，在美国各个州可再生能源发电中占据第一位。

扩展资料：

作为世界上最大的核电生产国，美国生产的核电占全球核发电量的30％以上，占美国发电总量20%。不过，美国几乎所有核电产能都是在40年前批准投产的，现有反应堆正陆续退役。

传统的核电投资大、安全要求高，很难与低成本的天然气和受政府补贴的风电竞争，但美国核电一直在寻找新的发展方向。

美国的商业反应堆多为私营公司所有，整个核工业的私人参与程度远高于其他国家。由于核电投资大、回收周期长，很难与低成本的天然气和受政府补贴的风电竞争，加之对安全防护要求不断升级，也成为核工业开发创新的绊脚石。

参考资料来源：中国网-2030年世界电力需求将翻番美国核电产业正在寻求突破