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    美國電網面臨雙重挑戰:“年齡”和“位置”

    核心提示: 在美國各地輸送電力的輸電線路網絡很老舊,原本不是為了滿足對風能和太陽能等清潔能源的預期需求而建立的。 目前,發電占美國二氧化碳排


            在美國各地輸送電力的輸電線路網絡很老舊,原本不是為了滿足對風能和太陽能等清潔能源的預期需求而建立的。

            目前,發電占美國二氧化碳排放量的32%,主要來自燃燒石油、煤炭和天然氣等化石燃料。但廉價的無排放能源,如太陽能和風能,只有在陽光照耀或刮風的地方才豐富,不一定靠近家庭和企業。此外,隨著化石燃料逐漸被許多其他用途(如電動汽車和熱泵)取代,電力需求將上升。

            美國大部分電網建于20世紀60年代和70年代。目前,美國70%以上的輸電系統已經超過25年的歷史了,導致了美國電網的“脆弱性”。

            根據美國能源信息署的數據,2021年美國電力客戶平均停電時間超過7小時。在這七個小時中,有五個小時以上發生在所謂的“重大事件”期間,包括暴風雪、颶風和野火。這比2013年和2016年的平均停電三到四小時的時長大幅增加,主要罪魁禍首就是極端天氣。

            美國能源部表示,“迪克西野火、颶風艾達和2021年德克薩斯州凍結等極端天氣事件清楚地表明,美國現有的能源基礎設施將無法承受氣候變化引發的極端天氣事件的持續影響。”

            根據咨詢公司Brattle Group的分析,美國更換達到壽命年限的電力傳輸基礎設施每年可能花費約100億美元。擁有4萬英里輸電線的能源公司American Electric Power表示,其30%的輸電線路在未來10年內需要更換。

            除了電網年齡的增長外,現有輸電線路的位置也是一個問題。石油、煤炭和天然氣等化石燃料通常通過鐵路或管道運輸,然后在城市附近的電站燃燒發電。美國的輸電線路系統是為了服務于這種城市發電模式而建造的。

            清潔能源,如風能和太陽能,不會排放溫室氣體排放,但產生的能源必須從風力和太陽最強的地方轉移到實際使用電力的地方,利用最高質量的風能尤其如此。風力渦輪機功率隨著風速的減小而降低,最好的風力發電站的出力可能是最差的風電站的八倍。因此,風力發電的發展是升級電網傳輸的一大驅動力。

            在20世紀60年代和70年代,美國和歐洲的電力建設都蓬勃發展。但在20世紀70年代的石油沖擊期間和之后,美國能源需求增長率基本上下降到1%或2%。從20世紀70年代末到21世紀初,美國電網以每年約2%的速度擴張。

            據分析,2030年的美國電力需求將比2021年的水平高出14%至19%,到2035年將高出27%至39%。因此,21世紀的電網必須適應穩步增長的電力需求,為電動汽車、熱泵、工業電氣化和電解制氫提供動力,以充分利用最好的風能和太陽能資源,這都意味著美國需要一個更強大和更長途的電網。
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