图片来源:Nathan Phillips
能源书呆子的更多思考
燃烧天然气所产生的二氧化碳排放量低于燃烧等量煤所产生的二氧化碳排放量。正因为如此，天然气被许多政策制定者视为煤炭的“清洁”替代品。
然而，在过去的几年里，气候活动人士一直在指出两个令人担忧的事实:(1)甲烷(天然气)是一种强有力的温室气体——在甲烷释放后的头20年里，甲烷的效力大约是二氧化碳的80倍(以质量为基础);我们国家的天然气管道泄漏比一些人想象的要严重得多。
综合这些事实，一些专家得出结论:“天然气比煤炭更糟糕。”
我们需要摆脱对天然气的依赖
2017年3月9日，在波士顿举行的17届建筑能源大会上，四位专家发表了题为“甲烷泄漏、公共政策和天然气电网的未来”的演讲。主讲人是奥黛丽·舒尔曼(来自剑桥HEET)、内森·菲利普斯(来自波士顿大学)、帕特里克·帕伦托(来自佛蒙特大学法学院)和马克·罗森鲍姆(来自南山公司)。
波士顿大学(Boston University)教授内森·菲利普斯(Nathan Phillips)发表了几篇论文，专注于天然气泄漏问题的规模，其中包括绘制城市管道泄漏图:整个波士顿的甲烷泄漏而且城市环境中容易泄漏的天然气分配基础设施排放的甲烷．
这个报告让人大开眼界。在听取了这四位专家的意见后，我比以往任何时候都更加相信从天然气转向全电动解决方案的重要性。
在这篇文章中，我不会假装列出关于这个主题的所有重要研究。有兴趣的GBA读者如果想深入研究一下，可以在网上找到许多关于天然气泄漏影响和问题范围的文章……
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16条评论
热泵泄漏
很棒的文章，这是一个停止争论并选择所有电子产品的好理由。
注意:当我们转向热泵时，我们应该小心，不要简单地用HFC制冷剂泄漏取代甲烷泄漏。有很多理由相信制冷剂泄漏不是一个大问题。首先，如果你有制冷剂泄漏，你的系统就会停止工作，所以它必须得到修复，而你可以忽略甲烷泄漏，一切都能继续工作。但是，氢氟碳化合物是一种更严重的温室气体。如果我们要努力转向新型系统，我们应该考虑转向低GWP制冷剂，如二氧化碳，和/或转向包装系统，如空气-水热泵，在工厂密封系统中含有较少的制冷剂。
收集网络vs分配网络?
因此，似乎我们将继续在老化的配电网中出现损失，直到有损失的部分被修复或废弃。随着使用量的减少，未修复的损失在总使用量中所占的比例将越来越大。
水力压裂技术的蓬勃发展导致了收集网络的大幅增加，随之而来的是损失的增加。幸运的是，这些通常是新的，损失更集中在更少和更大的泄漏(更容易发现和修复)，并且随着生产的结束，部分网络可能会被密封。
燃气发电
谢谢你写这些，马丁。过去的一些GBA博客文章对天然气更有利，很高兴看到人们更广泛地认识到甲烷的真正风险。
虽然对消费者来说，“燃气还是电力”的决定在家庭层面上有一定的相关性，但值得强调的是，真正重要的是在公用事业/公共政策层面。这里的问题是，未来的电网能源将来自环保和可再生能源，还是我们将在减少煤炭和核能的同时，通过增加天然气发电厂来建设下一代化石燃料基础设施。正如你所指出的“……一个长期的解决方案必须包括取消天然气分配系统，一次一个分支。”
然而，不幸的是，目前有很多人在向另一个方向发展——建设新的天然气基础设施。天然气行业正在积极地将自己定位为在电网能源生产中扮演重要角色，如果该行业成功地提高了发电厂的需求，进入了出口市场，并抑制了节能和可再生能源的有效性，那么我们都想要的全电动潮流将主要由天然气驱动，从气候的角度来看，可能比旧的潮流更糟糕。
在纽约观看这场辩论是很有趣的。我们似乎同时走向了相反的方向:2014年，州长库莫最终屈服于公民和科学家的要求，拒绝了天然气行业使用大量水力压裂法提取页岩气的申请。但从那以后，事情变得混乱起来。该邦宣布将关闭备受争议的印度角核电站，该核电站为该邦提供了12%的电力。与此同时，该州正在缩减一些保护项目，并允许大规模的天然气基础设施建设，其中包括多个管道项目，将压裂天然气从宾夕法尼亚州输送到这里，为这里巨大的新天然气发电厂以及加拿大的出口市场提供能源。
批评人士指出，在这种情况下，该州显然不可能实现任何温室气体排放目标。佛蒙特州也进行过类似的实验，但结果明显失败:在关闭扬基核电站后，该州转而使用天然气，而且一直无法将温室气体排放量降低到接近目标的任何地方。
因此，我想有必要再次强调，“全电动解决方案”的绿色程度取决于供电的电网。
对贝内特·桑德勒的回应
班尼特
你说得很好:对于那些致力于减少温室气体排放的人来说，将天然气炉从我们的家中移除，用电动热泵取代它们是必要的，但还不够。
如果我们的电网包括燃烧天然气的发电厂，我们的家庭仍将依赖天然气管道。
简而言之:我们都有很多工作要做。
全电动并不能解决燃气管网泄漏问题。
除非我们准备完全放弃当地的配电基础设施，否则追查天然气管网泄漏必须成为优先事项。无论是5栋房子还是500栋房子连接到漏水的配电管道上，漏水率都是一样的，修理它的费用也是一样的。
燃气发电机组的大型输配管道通常比当地住宅燃气电网运营商有更好的维护计划和缺陷检测(以及预算)，但我相信情况也有所不同。
热电联产发电机(无论大小)的热效率几乎是联合循环燃气发电厂的两倍，与煤炭相比提高了绿色信誉，但不是通用的解决方案。相对于电力负荷，需要大量的热负荷才能使它们可行。
贝内特·桑德勒(Bennett Sandler)正确地指出，全电动解决方案的绿色程度取决于供电的电网，但电网的绿色程度并不是一个固定的数字。它发展迅速，总体上趋向于低碳。近年来，美国的可再生能源发电装机容量超过了新的化石电厂，尽管出于经济原因，缺乏灵活性的核电和基载煤正在被淘汰。在所谓的“解除能源管制”的电力市场中，全电力客户可以选择从100%可再生能源供应商那里购买。即使这种电力不是在当地采购的，从净温室气体的角度来看，净效果也几乎是一样的，而且对低碳水化合物电力的增量需求使经济有利于可再生能源。(纽约州就是其中之一。)
虽然名牌产能只是故事的一部分，风力发电的“容量因子”现在超过35%，新风有时超过45%，联合循环天然气的容量因子已经萎缩到不足50%(即使是新电厂)。(产能系数是平均年产量除以铭牌产量。)大型不灵活的“基载”电力(如核能或煤炭)是高效可靠电网运行所必需的概念主要是文化或习惯。在PJM地区，需求响应已经占到年峰值负荷的10%以上，将其扩大到峰值负荷的30%仍然是经济的。这足够灵活的负荷来覆盖可变输出可再生能源的大量日/小时输出变化。因此，即使在iso -新英格兰这样的区域电网中，目前每年有一半的电力来自天然气(主要是联合循环，平均热效率约为50%)，在不到10年的时间里，可变可再生能源的不断扩建将在很大程度上削减天然气舰队的容量因素，特别是随着马萨诸塞州强制要求的海上风能的建设开始上线。短期内，该地区核电站和煤电的退役可能会增加天然气的产能，但只有管道梦想的开发商相信，这些退役的核电站注定会被更多的天然气所取代。即使部分能源被天然气取代，这些新发电厂的灵活性也比动力煤或核电强一个数量级，即使它们降低了产能因素，也会继续“友好地”利用可变的可再生能源，这是现有的煤和核电基载发电厂无法做到的。
随着核电站和燃煤电厂的退役，纽约或ISO-NE地区是否需要更多的燃气电厂仍有争议。目前，ISO-NE还没有需求响应市场，尽管它已经发展了好几年。当华盛顿特区地方法院驳回了FERC命令745时，市场设计和推出被推迟，该决定后来被美国最高法院推翻。FERC第745号命令要求(除其他事项外)，在批发电力市场(包括容量市场和辅助服务)，需求响应的报酬与发电机的报酬相同。ISO-NE需求响应市场的预计启动目前定于大约一年之后，距离Pilgrim核电站退役不到一年，在第一轮海上风电投入使用之前。它需要多长时间才能达到PJM的两位数的发车峰值还有待观察，但应该不会超过5年。“朝圣者”号的退役可能会在未来几年内提高该地区天然气厂的产能，但随着更多可变可再生能源的建设，也不会有太多影响。需求响应市场将大大削弱已经很低的天然气和石油火力发电厂的产能因素。马萨诸塞州还要求建立网格存储系统，为峰值植物棺材钉上最后一颗钉子。峰值电厂的热效率仅为联合循环电厂的一半多一点，与从联合循环电厂的生产中减少相同的太瓦时相比，该产能的退役将减少更多的二氧化碳排放。
总之，随着大量不灵活的电网容量退役，电网碳足迹的逐年波动已成为新常态。但即使是中间趋势线也强烈倾向于美国东北部的低碳。佛蒙特州扬基核电站的关闭只有在与人口稀少的州内发电能力非常小的其他发电相比时才真正重要。虽然佛蒙特州目前通过ISO-NE电网进口的燃气电力比以前多，但这只是暂时的情况。佛蒙特州最大的公用事业公司绿山电力公司是效率的大力推动者和支持者，分布式电力(在电表的两侧)以及分布式电网存储(再次，在电表的两侧)，由此产生的混合比它最终将取代的核电站更灵活，影响更小。作为一个较小的公用事业公司(与大多数纽约公用事业公司相比)，绿山电力公司可以迅速达成共识并采取行动，并成为分布式可变输出可再生能源如何支持第一世界电网的前沿例子。GMP首席执行官的播客采访可以在这里找到:
https://soundcloud.com/theinterchangepodcast/mary-powell-is-not-your-typical-utility-executive
但是，无论天然气管网的使用量是大是小，在监管机构强制监测和维修生效之前，甲烷泄漏将是相同的。
修剪管道的分支
正如我在文章中提到的，“除了堵塞现有的泄漏，一个长期的解决方案必须包括消除天然气分配系统，一次一个分支。”
这对于“全球化思维，本地化行动”的人群来说是一个很好的项目。我们需要建立社区目标:一个胡同一个胡同，让我们的邻居全用电。
一旦我们的死胡同处理掉了最后一个天然气设备，我们必须游说当地公用事业公司封顶为我们这条街服务的管道分支。
.．.或者一次缩减一个州的分支。
马萨诸塞州议会正在审议一项立法提案，要求在确定的日期前使所有能源都不再使用化石燃料，包括现有住宅。新建筑的授权将比新建筑的授权更快。(他们也包括个人交通工具——没有化石燃烧器!)目前的草案在这里:
https://malegislature.gov/Bills/190/S1849
如果某些版本在未来几年得以实施，热泵行业将呈指数级增长，并很快主导新建筑市场，远远早于强制实施。改造后的液体循环热泵可能会在不久之后开始占据替代设备的市场份额。
但从近期来看，一次只解决一个死胡同的漏洞还有很长的路要走。
不仅仅是全电动住宅……
马丁——在我看来，你最后的评论是……it's time to join the all electric wagon.”应该读到是时候加入全可再生电力潮流了。在这个国家的许多地方，电力是由煤和天然气工厂生产的。
回复Armando Cobo(评论#7)
阿曼德,
当然，我同意你的劝告，“是时候加入所有可再生电力的潮流了”——尽我们所能——这就是为什么我写道，“未来的家庭是全电动的家庭——配备(如果可能的话)一个光伏阵列大小来平衡家庭的电力消耗。”
出于多种原因，建造离网住宅并不是个好主意。(离网家庭不可能利用光伏阵列产生的所有电力。)
虽然我们中那些没有遮阳的朝南屋顶，或没有遮阳的草坪的人，可以把硬币放在存钱罐里，为光伏阵列存钱，但这并不能解决化石燃料沉重的电网问题。为了解决这个问题，我们需要投票给正确的政治候选人，定期给我们的国会代表和参议员打电话，参加示威活动，并继续要求我们的地方公用事业公司以应有的紧迫性解决气候变化危机。
这是潮流线
“但即使是中间趋势线也强烈倾向于美国东北部的低碳。佛蒙特州扬基核电站的关闭，只有在这个人口少、本州发电能力很少的州，与其他发电相比才真正重要。”
抱歉，丹娜，我觉得你错了。1)新英格兰的发电二氧化碳排放量自2014年以来一直在上升，而不是下降。2)核电退役是原因佛蒙特扬基核电站的零排放能力为600MW，这很难抵消。以下是最近一篇关于这个主题的文章的导语:
“根据最新的ISO新英格兰发电机空气排放报告，弗农的佛蒙特州扬基核电站的退役导致新英格兰地区十年来首次出现更高的二氧化碳排放量。”
更多:http://www.masslive.com/news/index.ssf/2017/02/report_closure_of_vermont_yank.html
在这里:http://instituteforenergyresearch.org/analysis/new-englands-emissions-rise-as-vermont-yankee-is-shuttered/
你可能是对的，需求响应和更灵活的电网将消除对传统大型发电厂的一些需求，但我担心，这种华丽的分布式能源未来实际上是大量的小型(不受监管的)燃气发电厂，而不是少数几个大型发电厂。这首歌是怎么唱的，“见见新老板，和老老板一样……”
值得一提的是保护
信息的文章。从来没有意识到“清洁”气体泄漏会是一个如此严重的问题(即使我是一个全电风扇天都)。同意在个人/家庭/家庭层面上，我们有能力让我们的家庭全部用电。(抱歉，我忍不住要用双关语……)我们也同意我们可以选择使用屋顶光伏(或社区或大规模光伏，风能或其他可再生能源)。现在，我们同意天然气分配系统需要监控、维修和逐步淘汰的计划。不能忽视化石燃料基础设施，然后希望它消失。
除了我们所同意的一切，让我们在我们的讨论中(一次又一次)清楚地表明，我们支持绝缘、空气密封和能量回收。最后，如果我们减少对电力的需求(空间加热和冷却，水加热，电器效率)，我们就减少了对发电厂和泄漏的天然气分配系统的需求。这不仅是关于使用可持续能源vs.核武器和化石燃料，也是关于使用更少的能源，这样我们就不会为了舒适地生活而破坏地球。我们可能都同意，减少电力使用是可持续发展的核心。对我来说，改善节能是一个重要的转变，人们不难理解或争论。如果他们的能源使用量很高，大多数人都不想签下一个大的月电费账单。如果建筑围护结构建得很好，他们就不需要天然气或石油。
三年的时间并不代表一个趋势@ Bennet Sandler #10
“自2014年以来，新英格兰发电的二氧化碳排放量一直在上升，而不是下降。”
严重! ? !自2014年以来?
那不是趋势，那只是昙花一现!
发电资产的生命周期长达几十年，唯一值得考虑的趋势大概是发电机的生命周期。只关注由大型工厂关闭导致的短期次十年“趋势”的波动是完全愚蠢的，这类似于仅根据几年的数据预测全球变冷或变暖，而这是一个世纪的趋势，而十年将是人们可以推断趋势的最小相关时间段。
请注意，在引用文章中引用的语句中写道:
“弗农的佛蒙特扬基核电站的退役导致整个新英格兰地区二氧化碳排放量上升....
．．．．十年来第一次……”
(重点)
换句话说，它是有新闻价值的，因为它是前十年排放量下降的逆转(这本身是一个可疑的短时间内，以充分定义发电资产的趋势)。
未引用的部分是:
与此同时，新英格兰地区发电厂的排放量在过去15年里大幅下降，这在很大程度上是因为天然气取代了煤炭和石油。可再生能源正在取得进展，但无法迅速取代核电站的产能。”
(重点)
注意过去时“…were…”．通过增加现有天然气船队的容量因子来取代600MW的高容量因子基本负荷容量总是比建设1.5吉瓦的陆上风力发电要快得多，但这并不是说在合理的时间框架内，新风和光伏发电的等效输出将无法实现。它肯定会，在接下来的几十年里，它的规模将超过新英格兰的核舰队。
15年趋势逆转的原因和幅度是完全可以预测的，排放量仍然低于2007年的峰值——这一昙花一现甚至没有完全消除10年的趋势。《朝圣者》在2019年黑暗时预期的上涨也是完全可以预测的。但这些中短期事件并不能定义趋势。
新的化石燃料燃烧器比它们所取代的化石燃料燃烧器有更高的热效率，光伏和风能零排放，持续几十年，在过去的十年里，每年的分期付款率呈指数级增长。(由于2016年在税收补贴延长之前就计划好的项目出现税收补贴热潮，2017年光伏市场可能会出现下滑)。分布式可再生能源的累积容量在过去10年里呈指数级增长，而地区电力需求在过去10年里一直持平甚至下降。没有理由相信需求会马上上升(恰恰相反)，而且有充分的理由相信，在未来十年，效率和可再生能源的安装速度将保持强劲(如果不再是指数级增长的话)。2016年仅MA的新增PV量就足以取代Vermont Yankee年产量的10%以上(根据相关产能因素进行调整)。
完全可以预见的是，几十年的区域趋势是终端使用效率的持续提高，光伏太阳能的持续建设(在米的两边)，电网存储的建设(在MA中强制要求)，以及大规模海上风电的建设(也在MA中强制要求)。新英格兰地区的大部分光伏发电都是在计价器的收费人那一边，ISO运营商看不到(除非缺少需求)，因此甚至不计入发电组合，这并不是说它影响了绝对排放总量。我们有理由相信，随着新的光伏+储能变得比峰值电站发电更便宜，商业和电网规模的光伏发电将再次兴起(亚利桑那州已经越过了这条线:http://www.utilitydive.com/news/updated-tucson-electric-signs-solar-storage-ppa-for-less-than-45kwh/443293/)
从中期来看，到2024年(关闭后10年)，佛蒙特州扬基电站关闭后的增长将被效率和可再生能源(以及从加拿大进口水电)的建设所抵消。到2029年(在朝圣者被祝酒的10年后)，相关的排放上升将被更多的效率和可再生能源的建设以及水电进口所抵消，但随着电网电池规模的扩大和峰值排放的减少，以及峰值排放的消失。
随着提案和投标的到来，我们应该在今年年底之前更好地掌握海上风电的扩张时间表，并更好地估计排放下降趋势线需要多长时间才能从最近和计划中的核电站关闭中恢复过来:
https://www.usnews.com/news/best-states/massachusetts/articles/2017-05-01/utilities-readying-bids-for-coastal-massachusetts-wind-farm
从加拿大进口电力的新输电线路的建设也将在明年更加广为人知。它肯定没有停滞不前，而且趋势确实在下降。一些较新的高效燃气燃烧器可能会因为经济原因在其最初预期的生命周期之前被关闭，就像中年的核武器和化石燃烧器正在屈服于零边际成本电网规模可再生能源的影响，将电力批发成本推高到美国中西部北部。爱荷华州的风力发电用了不到10年的时间，从不到1%增长到超过30%。在海上风能的学习曲线上，类似的事情在新英格兰发生并非不可能(尽管不能保证)。
所以，是的，关闭大型基载核弹对排放有短期到中期的影响，但少数光点并不构成趋势。
[编辑后添加]
网格时代变化的迹象:
https://www.greentechmedia.com/articles/read/chinese-wind-turbine-company-goldwind-wants-to-hire-out-of-work-coal-miners
佛蒙特扬基公司的碳足迹是多少?
贝内特·桑德勒说:“佛蒙特扬基电厂价值600MW的零排放能力。”核能的碳足迹为零的说法很常见，但这忽略了反应堆和涡轮机之外发生的一切。我想知道Dana, Martin，或者其他人是否可以提供一个稍微更全面的比较，像Vermont扬基这样的工厂的碳足迹和我们一直在讨论的一些替代方案。辩论中的一些人说，佛蒙特扬基永远不应该关闭，所以我想了解它在关闭前不久每年的碳足迹是什么样子的。然而，更重要的是其从规划到建造，再到运营和退役的总碳足迹。与目前的替代能源的碳足迹相比如何?
对Derek Roff的回应
德里克,
我将提供有关该主题的两篇文章的链接。
1.第一篇文章来自核能工业，因此应该持保留态度:
利用核能避免温室气体排放．
2.第二篇文章似乎更加平衡:
核能:评估排放．
佛蒙特扬基的生命周期碳含量很低
该反应堆运行了大约40年，足够长的生命周期来“偿还”烘烤石灰石制造混凝土所排放的温室气体，以及其他材料成本。核电站每千瓦时的边际碳足迹非常小，但建筑材料的足迹是巨大的。这是升级现有反应堆并使其尽可能长时间运行的理由之一。
但是，升级和维护的财务成本现在高于公用事业规模的太阳能和风能的平均生命周期成本，这使得它们不经济，因为批发电价随着可再生能源的零边际成本的增加而下降。在近期和中期，尽管成本更高，但仍有温室气体的理由，以避免它们关闭时的短期排放波动，但人们不得不假设一个不切实际的长生命周期，以合理安排新的轻水反应堆的建设成本，更不用说混凝土产生的初始温室气体了。目前正在SC和GA建设的SCANA和Vogtle反应堆可能永远不会产生一千瓦时(!)，但它们已经产生了与建筑材料相关的很大一部分排放。
熔盐堆等尚未经过商业验证的小型模块化反应堆在大气压下运行，不会在压力下爆炸，因此不需要上一代反应堆所需要的坚固的混凝土安全壳建筑，如果/当它们建成时，应该会有相应的更好的碳足迹。与轻水反应堆不同的是，新的反应堆设计可以扩展到甚至适合村庄大小的负荷，并且需要更少的负荷和/或电网基础设施才能发挥作用。它们还能够从燃料中提取更多的能量——现有的反应堆只使用了3-5%的可用能量，之后燃料棒在机械上变得过于脆弱，无法安全地工作，以免部分掉落到底部熔化，并继续以不受控制的方式发生反应。在熔盐反应堆中，没有燃料熔毁这样的事情——燃料在使用时已经熔化并溶解在设计盐中。我的直觉告诉我，小型模块化反应堆技术的发展已经太晚了，无法与现有的低碳水化合物能源竞争，但已经有多家公司在研究它。他们需要克服光伏、风能和储能行业快速下降的成本学习曲线，以获得市场立足点，这一障碍一年比一年难。
随着“一切都电气化”，电力需求有可能开始增长，但这并不一定意味着更多的大型集中式发电厂。NREL去年发布的技术评估显示，即使是现有的光伏发电也可以提供美国现有屋顶年总用电量的近一半(不需要覆盖新的房地产)，这是很大的电力，即使只建造其中的一半!此外，美国还有大量尚未开发的海上风能，可使发电量增加一倍以上。目前，这项技术正变得足够便宜，具有竞争力，但仍在逐年下降。
Brattle Group智囊团的专家们制作了这篇文章(相当简短，可读性强)今年早些时候，为了应对公用事业公司对需求增长不足的担忧，以及随着分布式可再生能源不断跌破价格底部，需求迅速萎缩的可能性，该公司进行了“一切电气化”的分析:
http://www.brattle.com/system/publications/pdfs/000/005/396/original/Electrification_-_Emerging_Opportunities_for_Utility_Growth.pdf?1485268804
谢谢你们，马丁和丹娜。
我很感谢你提供的链接，马丁，以及来自Dana的额外讨论和链接。(经过编辑，避免分别发两次“谢谢”。)
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