本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
自从唐纳德·特朗普竞选总统初期,他就承诺要结束奥巴马政府所谓的“煤炭战争”,并将煤炭工作岗位带回衰落的阿巴拉契亚社区。
专家们很快指出,燃煤发电厂退役的主要驱动因素是水力压裂繁荣导致天然气价格暴跌,而不是环境法规或可再生能源补贴。特朗普自己能源部委托的报告也同意这一观点,发现“煤炭和核电厂退役的最大原因是有利可图的天然气发电”,其次是电力需求增长缓慢。鉴于这些发现,专家们正确地认为,即使特朗普可以消除环境法规,煤炭也无法克服廉价天然气带来的激烈竞争。
这一切大约在一个月前发生了变化,当时能源部长里克·佩里提出了一项激进的新联邦能源监管委员会 (FERC) 规则,以扶持陷入困境的煤炭和核电厂。
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佩里部长利用能源部组织法中一项很少使用的条款,提议他自己的规则给监管州际电力市场的联邦能源监管委员会。通常,只有联邦能源监管委员会专员才能发布拟议规则制定通知,即联邦能源监管委员会所谓的 NOPR。
佩里的 NOPR 认为,电力市场没有充分补偿在现场储存大量燃料的发电厂(通常是煤炭和核电厂)的弹性效益,因此这些发电厂应免受市场竞争的威胁,并保证全部成本回收和公平的回报率。以下是相关文本(重点强调)
该规则允许对位于委员会批准的有组织市场内的某些合格机组完全回收成本。合格机组还必须能够提供基本能源和辅助可靠性服务,并在发生供应中断时在现场拥有 90 天的燃料供应。...该规则要求有组织的市场为完全回收成本和公平的回报率建立公正合理的费率关税。
佩里提议联邦能源监管委员会介入美国大陆大部分地区存在的竞争性电力市场,并完全豁免任何拥有 90 天燃料供应的发电厂的市场竞争。用保守派常用的观点来说,该规则实际上是在选择赢家和输家。而且它使用任意的 90 天标准,没有支持性分析(而且任何严格的分析都不会支持)。
一个寻找问题的昂贵解决方案
自从佩里发布他的 NOPR 以来,包括可再生能源和天然气贸易团体、批发电力市场运营商、前联邦能源监管委员会监管机构、来自十个州的检察长等在内的众多团体都站出来反对该规则。
反对该规则的主要论点是,它将从根本上扰乱电力市场,但实际上并没有改善它作为理由所引用的问题:电网弹性和可靠性。
在电力系统圈子中,众所周知,停电的主要原因是将电力从发电机输送到建筑物的电力线路的损坏和故障,而不是发电机本身。Rhodium Group 分析了美国能源部向电力公司报告的数据,以准确显示停电时间中由输配电线路的风暴损坏造成的比例,与发电短缺或燃料供应紧急情况相比。他们发现,仅有 0.00007% 的客户中断时间,即停电持续时间乘以受影响的客户数量,是由燃料供应紧急情况造成的——这是佩里的 NOPR 中唯一解决的可靠性方面的问题。

Rhodium Group 对停电数据的分析发现,仅有 0.00007% 的客户中断时间,即停电持续时间乘以受影响的客户数量,是由燃料供应紧急情况造成的。绝大多数客户中断时间是由恶劣天气造成的。来源:Rhodium Group
这些数据不包括最近美国因飓风艾尔玛、哈维和玛丽亚造成的停电,这些停电主要是由电力线路损坏造成的。此外,似乎受飓风哈维影响最严重的发电厂实际上是燃煤发电厂——佩里的 NOPR 假设这些发电厂能够抵御燃料中断。以下是来自其所有者 NRG Energy 的关于得克萨斯州 W.A. Parish 燃煤电厂发生的事情的描述
W.A. Parish 的外部煤堆被雨水浸透,煤炭无法从输送系统运送到筒仓中。为了应对这种情况,我们将 W.A. Parish 5 号机组和 6 号机组的燃料来源从煤炭改为天然气。自 2009 年以来,这些机组从未将天然气用于运营目的。
因此,虽然煤炭的优势在于它可以大量储存在现场,但它并非完全能够抵御风暴,因为它如果太湿就会变得毫无用处。
这只是佩里任意 NOPR 忽略的众多事实之一。另一个事实是,对于除核能之外的所有发电形式,在现场储存 90 天的燃料是多么不切实际,核能通常每年仅加注一次燃料。即使是煤炭,通常也只在已经非常巨大的煤堆中储存 30 天的燃料——将它们的存储容量增加三倍将花费资金,增加自燃风险,并导致更多煤尘颗粒物排放。
得克萨斯大学奥斯汀分校的研究科学家 Joshua Rhodes 进行了计算,得出的结论是,90 天的燃料相当于一个燃煤电厂 12 英亩的煤堆,或者是一个联合循环天然气发电厂 6.3 艘大型液化天然气船。(点击推文,查看回复中对假设的一些解释)。
#90天燃料,用于 1250MW NGCC:约 6.3 艘液化天然气船或约 400 英亩的压缩天然气罐。煤炭:约 12 英亩的煤堆。#能源 #DOE_FERC_FPA
— Joshua Rhodes (@joshdr83) 2017 年 9 月 29 日
因此,无论如何,佩里的 NOPR 似乎对除煤炭和核电厂所有者之外的任何人都没有什么好处。NOPR 的确有的,是为扶持煤炭和核电厂的非市场支付买单的高昂代价(更不用说管理新的巨型煤堆的任何额外费用)。
能源和环境政策公司 Energy Innovation 发布了一份分析报告,分析了佩里的 NOPR 可能在法律上被解释的四种不同方式,以及由此给消费者带来的相关成本。他们发现,对该规则最保守的解读(“解读 1”)将导致每年约 3 亿美元的成本,而最激进的解读(“解读 4”)将导致每年 106 亿美元的成本。

目前尚不清楚如何解读能源部长里克·佩里提出的对煤炭和核电厂的支持。Energy Innovation 评估了该规则的四种可能的解读,发现客户成本每年将增加 3 亿至 106 亿美元。来源:Energy Innovation
提高电网可靠性和弹性的更好方法
佩里的 NOPR 潜在的巨额年度价格标签突显了它的武断和不合理——不仅因为该规则基本上没有提供弹性效益,而且因为有很多更好的方式可以花费资金来提高电网弹性。毫无疑问,提高电网对重大天气事件的弹性非常重要,但佩里的 NOPR 却做得不够。以下是一些我们可以用更好的方式花钱来提高电网的可靠性和弹性:
埋设更多配电线路。较新的配电线路已经埋设,资金可以用于埋设较旧的线路。
增加输电网的冗余度和互联性。虽然输电网已经内置了冗余度,但增加冗余度将使其更具弹性和鲁棒性。
最大限度地减少天然气和电网之间的相互依赖的故障点。许多天然气管道由电动压缩机供电,这在停电后会带来级联问题。在寒冷天气中,家庭供暖对天然气的需求加上对电力的高需求可能会将天然气管道推到极限。投资天然气动力压缩机和管道可以降低这些风险。
埋设关键输电线路。这将非常昂贵,但实际上可以帮助防止严重输电线路损坏造成重大灾难(如目前在波多黎各发生的灾难)。
投资于关键基础设施的微电网。 由太阳能、储能和/或化石燃料供电的微电网可以在停电后隔离关键基础设施。(天然气微电网在哈维飓风过后,维持了德克萨斯州 18 家 H.E.B. 杂货店的营业)。
激励可再生能源提供电网支持。风能和太阳能通常以全速发电,而不提供电网服务。它们有潜力提供更多的电网支持。(太阳能示例)。(风能示例)。
扩大需求响应的作用。 激励更多负荷在电网紧急情况下减少需求,可以增加应对供应中断的资源量。(得克萨斯州在2014年避免了停电,这得益于需求响应)
在战略位置建设更多的储能设施。 在电网系统的正确位置安装储能设施可以在停电后提供重要的生命线,并通过“黑启动”服务更快地恢复电力。
以上所有干预措施都比佩里的联邦能源管理委员会提案更能提高电网的韧性。而且,它们都没有涉及联邦政府采取任何像免除某些形式的发电参与市场竞争这样激进的措施。
除了试图掩盖支持煤炭和核电厂的企图之外,很难找到任何真正支持佩里的拟议规则制定的理由。如果您关心核能的气候效益,请承认气候变化并为碳定价。如果您关心煤炭社区的困境,请尽力支持他们,而不是给出空洞的承诺。如果您关心电网的韧性,请把钱花在真正能提高电网韧性的事情上。不要以虚假的借口提出激进的新法规。现在已经有足够多的错误信息在传播了。