能源书呆子的更多思考
随着科学家和普通市民看到越来越多的气候变化迹象，各大洲具有前瞻性的领导人正在采取措施，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，他们的目标是电网100%的电力来自风力涡轮机和光伏阵列等可再生能源。大多数分析人士得出结论，向100%可再生电网过渡是可行的，但代价昂贵。另一方面，悲观主义者怀疑100%可再生电网是否可能。
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。在世界上的许多地方，现在建造一个新的风能或太阳能设施比建造一个相同容量的新燃煤电厂更便宜。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推动的。
坏消息是，大多数GBA读者都知道，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。目前已有几种能源储存技术;部署它们的主要障碍不是技术，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%的可再生能源电网仍有很长的路要走。对于任何意识到我们面临的避免气候灾难的最后期限迫在眉睫的人来说，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都在岛上工作。当然，有些岛屿根本没有电。其他国家则有连接到大陆电网的海底电缆。有趣的是那些拥有独立的电网，依赖于当地发电的国家……
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14日的评论
真有意思，马丁。我希望你在这可怕的环境里拿到了危险津贴!
我不认为小岛是最好的研究案例，因为它们几乎从其他地方进口所有东西(包括大量的实体能量)。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目前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“绿色”电力都是不合时宜和不可用的。这有点复杂，但其要点是，大部分电力被浪费或倾倒到邻国，破坏了他们的电网。所有相关的信息只是一个谷歌搜索，问题是部分总结在下面的文章链接。
我认为，间歇性可再生能源对环境的主要好处是，它们会使电力整体上更加昂贵，但这不是一个有效的政策。德国住宅电价约为0.35美元/千瓦时，而美国为0.13美元/千瓦时。德国家庭每年仅使用约3000千瓦时，而美国则为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。价格上涨导致更明智的消费，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，但是当我今天早上(波士顿)走在街上时，我经过我家附近的加油站，人们正在给他们的油虎加普通汽油，每加仑2.47美元(每加仑20磅二氧化碳排放)。那完全是无稽之谈。
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(并分红)，人们应该自由决定他们想要如何解决这个问题，以对他们来说最有意义的方式。这不是一个新的或原创的想法;数千名经济学家、27位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,
我报告了在耶罗岛的一个发电厂。我从未说过这是“最好的案例研究”。你可以从我的报道中汲取任何教训。
我也不主张所有人都搬到耶罗岛——坦白地说，“他们从其他地方进口几乎所有东西(包括大量的具体能量)”这一点无关紧要。这是否使得有关他们如何应对能源挑战的报道变得无关紧要?我没有提出关于在耶罗上购买的物品的具体能量的要求。
你提到“我们正在花费数百亿美元补贴太阳能和风能”，却没有注意到美国对化石燃料行业的补贴远远高于对太阳能和风能的补贴。
你说得很对，“碳排放应该征税……全面的。”在那一点上我不会反驳你的。多年来，我一直主张征收碳排放税。
到目前为止，可再生能源领导者德国在2019年的可再生能源发电量占其总发电量的43%。35%这个数字已经过时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，大多数GBA读者都知道，可再生能源是间歇性的。
不，这是现有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”，但可预测到足以在前一天的市场投标，并且在提前5分钟的时间框架内非常可预测。
风能和太阳能也是快速爬坡的，比快速爬坡的峰值快得多，并且可以控制以非常低的成本提供精确的电压和频率稳定服务，在它们的输出范围内。大型中西部和落基山公用事业公司Xcel多年来一直利用风力资产，只要系统上有足够的风力，就能够关闭旋转储备和快速斜坡峰值，通过改变风电场的输出来提供这些服务。当这样使用它们时，虽然会导致百分之几的潜在输出减少，但小的减少比保持峰值运行要便宜得多。
将美国的电网与德国进行比较是不恰当的，将美国的电网与岛屿电网进行比较是荒谬的。美国的输电线路能力要好得多，但没有得到充分利用，但也可以得到改善。地域越广，就越容易平衡可变输出资产。
挪威是一个特殊的例子，它拥有巨大的水力发电能力，当丹麦或瑞典的风力发电过剩时，它能够有效地“免费”利用风力发电，当风力发电不足时，它可以向地区出口水力发电。(这些传输资产也可以得到改善。)
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”电力不合时宜且无法使用。
德国可再生能源被过度限制的说法根本不是这样的。尽管在全国范围内，由于电网限制而导致的区域限电确实经常发生，但占总量的比例仍然处于低个位数。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制的地区是德克萨斯州的ERCOT电网，但即使在那里，他们在输电线路规划和建设方面也领先于德国。
丹娜,
你似乎在试图和我争论我们应该把太阳能和风能称为“间歇性”能源还是“可变输出”能源。我对“可变输出”这个词没有意见——坦率地说，如果我在写一本同义词词典，我会把“可变输出”列为“间歇性”的近义词(特别是当可变输出能源的输出量降至零时——比如太阳能电池阵列和风力涡轮机)。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的话。事实上，风能是一种可变输出能源，这是一项技术挑战，但正如你我所同意的那样，这不是一个不可克服的挑战，甚至不是一个特别困难的挑战。这将由工程来解决。
我并不是真的想要挑起一场斗争，但“间歇性”的描述已经被现有行业故意政治化了，我更喜欢使用更微妙和谨慎的语言，而不是化石燃料行业谈话点中使用的术语，这些术语故意选择来唤起一种可再生能源在某种程度上不安全或不可依赖的感觉。
“间歇性”和“不可靠”这两个词并不能正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。如果没有大范围的输电线路故障，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煤炭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”混为一谈，并拥有90天的可用燃料时，FERC正确地将其否决了，但这都是化石燃料利益集团所玩的内部能源游戏的一部分。
术语“间歇”和“可变输出”不是同义词——甚至不接近。大多数燃气发电厂的产量都是高度可变的，甚至煤和核能的产量也是可变的。我们也可以称它们为“间歇性”吗?
真正的区别在于完全可调度和有时不完全可用。典型的联合循环发电厂的年容量系数与中西部风能相当，低于海上风能的预期，但cc气可以根据平均电网负荷上下调，而可再生能源只能在可用时上下调。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得多。
也就是说，即使没有补贴，太阳能+电池使太阳能更具可调度性，在美国大部分地区已经比简单的循环天然气峰值器便宜，比在美国某些地区保持现有燃煤电厂运行便宜。
可调度负载正在成为一种重要的网格管理工具(因为FERC命令745在几年前得到了最高法院的支持)，它可以并且将在规模上简化向可变输出的可调度资源的过渡。随着越来越多的电动汽车的销售，智能汽车充电器有潜力吸收大量白天过剩的太阳能或夜间过剩的风能，以实现电网平衡。挪威和丹麦已经开始这样做了，尽管仍处于起步阶段。在丹麦，电动汽车车主可以通过充电获得报酬，在某些情况下，如果允许双向功率流，还可以额外支付费用，使用电动汽车电池为频率和电压支持提供适量的电网电力。与加速上高速公路匝道相比，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退化。
我最近在其他地方指出，我们在密歇根有一个抽水水电厂，自70年代以来，在电网上还没有任何重要的可再生能源之前。风能和太阳能的可变特性似乎没有意识到需求一直是可变的。也就是说，储存一直是有道理的，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，在电网上还没有任何重要的可再生能源之前，我们从上世纪70年代起就在密歇根州有一家抽水水电厂在运行。”
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议时，很明显，它需要一个大的可调度负荷来灵活地吸收非高峰时段的过剩生产。核武器可以相当迅速地关闭，但不可能在短短几个小时内重新启动——它需要几天的时间。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荷。
长话短说，大型慢速基本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。
但是抽水蓄能并不适用于所有地方。它既需要合理的地形，又需要可用的水资源，还需要合理地接近电网，这些挪威都很丰富。
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互连相当有限。昨天，屋顶光伏提供了大约50%的中午负荷，风力提供了大约60%。剩余的10%通过连接器出口。这种情况越来越有规律。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谷歌V2G或“车辆到电网”
这是一篇有趣的文章，对一些更好的发电方法有很好的看法。但是…
尽管我经营着一家(小型)太阳能安装企业，但我不禁怀疑，可再生能源的部署是否分散了我们对真正挑战的注意力:大幅降低西方的能源消耗，或许还会让我们适应国内电力供应的间歇性。
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(即所谓的“家庭电力”)的最佳方式。而且，我认为一些家用电力对人类来说是积极的，仅此而已。
但我越来越对工业计划本身的规模感到不安，以及试图将西方文化中永不满足的电力需求转变为可再生能源所蕴含的真正大规模的资源使用。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前进。在我看来，只有我们的社会运作方式发生翻天覆地的变化，才有合理的机会避免大规模的气候灾难(中等规模的气候灾难已经在蛋糕上烘烤，基本上不可避免)。
借用航空业的例子:可再生能源有可能延长滑翔路径，减少冲击力。他们没有能力让飞机保持在空中。
尽管如此，我们必须尽我们所能，你们在这里强调的努力是值得称赞和值得的。正如你在文章中多次指出的那样，现在气候正在发生变化，面临的挑战令人生畏，避免气候变化“失控”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，像这样的文章在天平的积极方面又增加了一个砝码，谢谢。
写一篇关于这个话题的文章很难不引起很多反对意见。我很感激，马丁，你提供了你调查过的具体案件的信息。我想就更广泛的可再生能源提供一些评论和链接。和丹娜一样，我担心错误信息很常见，而且往往夸大可再生能源发电的成本和问题。
在能源领域，每一个行动都有代价，大多数不作为也是如此。许多人都不知道，每隔几个月，太阳能、风能和储能发电的大规模合同就会创下新的记录，价格低得惊人。例如，在2019年9月，我读到洛杉矶水电部门(LADWP)和格伦代尔水电部门与Eland太阳能和存储中心签署了一份合同，提供400兆瓦的新一代300兆瓦/ 1200兆瓦时的电池存储，价格低于每千瓦时2美分。https://www.utilitydive.com/news/los-angeles-approves-historically-low-cost-solarstorage-project/562681/
这是我所见过的最好的价格，但几年来，美国各地都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能的新合同表明，主流媒体倾向于认为可再生能源成本太高、储能不切实际或太贵的说法是不正确的。我同意布莱恩·贝利的观点，即社会不能继续其挥霍无度的方式，但可再生能源发电量的大幅增加与储能相结合，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年秋季号上有一篇关于这个主题的优秀文章。埃利奥特·尼金(Elliott Negin)撰写的题为《清洁能源+电池存储=游戏规则改变者》(Clean Energy + Battery Storage = Game Changer)的报告，提出了两项综合的重大国家变革和投资:更新我们老化的电网，投入大量资金用于电网规模储能技术的研发。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正在与工业界和政府一起努力推进这一计划。这篇文章还没有上线，但你可以通过在这里捐款来订阅Catalyst:https://www.ucsusa.org/
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