北极星智能电网在线讯:可再生能源是能源独立和应对气候变化的共同选项
20世纪70年代的石油危机爆发后,时任美国总统尼克松积极推动《能源独立计划》,美国在此后的探索中确立了四项最基本的技术路线,分别是:大力发展生物燃料,以减轻交通燃料对石油产品的依赖;鼓励清洁能源和非常规化石能源的发展,包括核电、页岩气、煤层气以及煤炭清洁利用等;提高能源效率;积极推动风能、太阳能等可再生能源发展。
进入20世纪90年代,应对气候变化成为影响美国能源政策的重要因素。2009年的《美国清洁能源安全法案》确定,美国将在2020年前将碳排放量在2005年的水平上减少17%,在2050年前减少83%。全美至少有20个州和华盛顿特区已经制定了雄心勃勃的温室气体减排目标,其中大部分目标是到2050年减少80%。
近年来,美国风电、光伏的发展正在加速电力系统转型。风电和光伏装机迅猛增长,使水电占可再生能源电力装机的比重自2014年开始已经低于一半。2016年,美国可再生能源发电总量为6090亿千瓦时,占电力的比重为14.94%,超过了原定2020年达到12%的目标,其中非水可再生能源电力占比达8%。2017年,美国公用事业新增发电装机约为2800万千瓦,其中的近一半使用可再生能源技术,主要是风能和太阳能。
发展可再生能源不但能够推动能源独立,还有利于应对气候变化,在美国能源战略中的地位不断上升。
2017年9月19日,美国国家资源保护委员会(NationalResourcesDefenseCouncil)发布了一个蓝图,到2050年,新增的太阳能和风能可以满足美国70%的用电需求。而且,可再生能源还可以满足交通运输行业日益增长的电力需求。美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的综合研究表明,到2050年,该国可以做到使80%的电力来自可再生能源。届时,风能和太阳能等间歇性的资源可提供美国电力的一半左右,其余的30%来自其他可再生能源。研究还表明,高比例可再生能源情景可以全年每天每小时满足全国的用电需求,彻底实现电力系统转型。
地方政府制订了积极的可再生能源发展政策。目前共有29个州和华盛顿特区已经制定了可再生能源的投资组合标准,另外还有8个州明确了可再生能源的投资组合目标。其中,佛蒙特州的目标是在2032年前使75%的能源供应来自于可再生能源,这是美国各州中第一个以法律形式正式施行的目标规划。
风电是美国发电装机最大的可再生能源
在过去十年里,美国的风电发展取得了巨大的进步。
美国能源信息署(EIA)的数据显示,截至2016年年底,美国风电装机规模超过8100万千瓦。
其中,一半以上的装机位于德克萨斯州、爱荷华州、俄克拉荷马州、加利福尼亚州和堪萨斯州。风力发电能力最强的几个州位于风能资源丰富的中西部地区。其中,爱荷华州、堪萨斯州和俄克拉何马州三个州,风力发电至少占本州公用事业规模发电装机量的25%。
德克萨斯州的风电装机约占美国风电总装机容量的1/4。2016年,这些风电机组产生的电力占该州电力总产量的13%。
2017年3月23日凌晨,德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)发布消息称,当时的风力发电量占总发电量的50%,是迄今ERCOT监测到的最高值。
美国的风电场平均拥有约50台风电机组。其中,位于加利福尼亚州克恩县的阿尔塔风能中心是美国最大的风电场,拥有586台风电机组,总装机容量达154.8万千瓦。
直到2016年下半年,所有美国的风电项目都在陆地上。美国第一个海上风电项目位于罗得岛州海岸的布洛克岛风电场,装机容量为3万千瓦,于2016年12月投入商业运营。弗吉尼亚州沿海的海上风电项目尚未建设,但正在寻求监管部门的批准。
对风力发电的政策法律支持
在美国,对风电发展起到最重要作用的政策包括:搭建国家级可再生能源组合标准、联邦生产税收抵免和赠款等政策法律支持,以及提高输电容量。美国地方政府也颁布了一系列法律条例,积极推动风电发展。
以阿拉斯加州的分散式风电开发为例。该州于2014年颁布了风能开发条例,将开发场景分为商业区、住宅区、工业园区、市区等七种,并细致入微地按照不同商业环境和地理位置规定了土地使用情况、装机规模、并网要求等。以公共区域商业用户开发风能为例,该条例要求每个项目需要提供盖有阿拉斯加结构工程师公章的图纸。对于距离近于1300英尺(约396米)的项目,还需要进行潜在阴影闪烁分析,必须有声学顾问对该项目进行噪声评级,以确定在该地段安装风电机组是否合适。这些细如牛毛的规章条例如同美国的整个法律网络一样,覆盖每个风电项目的设计、安装、维修、使用等全生命周期。
德克萨斯州圣马斯科是美国风能资源丰富的地区之一,该地区将风能开发条例直接加入到了该市土地开发与建筑标准中。对于小型风力发电系统,还增加了附加要求,以满足其与周围环境、社区的匹配度,以及居民对视觉审美的需要。
地方政府还制定了关于风电的许多很具体的标准,如要求独立小型风电系统的塔架高度不得超过80英尺。每个小型风电系统与距离最近的地面公用电力线路、通信线路或支撑结构的距离应不小于其总高度的1.1倍,由现有电力线通信线路或支撑结构的任何部分确定。小型风电系统或塔的任何部分,包括拉线锚,与周边任何房产的产权红线距离不得小于30英尺。
快速发展的光伏
近几年,美国太阳能发电量不断创下历史新高。据美国联邦能源监管委员会(FERC)发布的数据,2016年,美国的光伏装机达到1476万千瓦,比2015年年底的750万千瓦,几乎翻了一番。但很多小型的和家用的系统并没有得到及时统计。而美国能源信息署(EIA)的统计数据显示,2016年年底,美国的光伏装机量为1667.8万千瓦。