美國的能源轉型對中國有哪些參考意義？
1.電力系統(tǒng)轉型：美國現(xiàn)狀
美國電力部門的轉型主要由可靠性，成本和彈性驅動。特朗普政府旨在推動美國在石油和天然氣生產以及減少能源排放方面領先世界。2018年，美國成為世界上最大的原油和天然氣生產國。在聯(lián)邦層面，2017年出現(xiàn)了特朗普政府修訂或重新考慮奧巴馬政府實施的許多與能源相關的政策，包括美國在COP21框架下的國家確定貢獻(NDC)，清潔電力計劃以及車輛的公司平均燃料經濟性標準。
除了國家層面的這些行動外，州和地方政府層面的行動也應考慮在內，這主要是由于聯(lián)邦政府對州際貿易擁有管轄權，而各州對與對客戶費率和工廠選址等當?shù)貑栴}具有主要管轄權。不受聯(lián)邦政府監(jiān)管的市場因素，例如天然氣相對于煤炭的價格，風能和太陽能等新技術成本的降低，以及電廠決策等減緩了聯(lián)邦政策的影響。
美國將繼續(xù)推動可再生能源的發(fā)展。2019年1月，丹尼爾西蒙斯正式宣誓就任能源部能源效率和可再生能源助理部長(EERE)。
美國能源部Mark W.Menezes曾表示“可再生能源，儲能和能源效率，是我們整體能源和經濟戰(zhàn)略的關鍵要素，我很高興西蒙斯助理部長的加入能夠繼續(xù)推進我們國家的可再生能源技術的發(fā)展。”
國會2005年簽署“能源政策法”時，51.3%的發(fā)電量來自煤炭。自那時起，水力壓裂等燃料提取技術的創(chuàng)新與水平鉆井相結合，導致天然氣供應量大幅增加且價格下降。此外，可再生能源采用率顯著增加，這主要得益于風能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)成本的下降，政府頒布的有利政策以及投資者對這些技術性能信心的增強。
也正是由于這些變化，2018年美國電力部門的煤炭發(fā)電份額下降至27.4%。這種變化也反映在最近的煤電退役趨勢中—根據AEO2019報告顯示，2018年末美國煤電裝機容量為240GW，遠低于2008年的約310GW，預計到2050年將有101吉瓦的裝機完成退役。
同時，公用事業(yè)規(guī)模的可再生能源占美國總發(fā)電量的17.0%以上;值得注意的是，公用事業(yè)和小規(guī)模太陽能發(fā)電量增加了24.4%，可再生能源發(fā)電量從2017年到2018年增長了4.5%。這種轉變也反映在就業(yè)方面：在美國，太陽能領域勞動力從2010年(93502名工人)到2018年(超過242000名工人)增長了159%。盡管自2016年以來經歷了略微下降，但由于州政府的政策激勵和積壓的公用事業(yè)規(guī)模項目預期，2019年太陽能領域勞動力就業(yè)的前景有望改善。
2.當前的焦點和潛力
以下部分主要介紹美國能源轉型的一些關鍵方法和經驗，以及它們對美國能源部門未來的影響以及它們對中國能源轉型的相關參考。
自下而上的政策發(fā)展
獨立于聯(lián)邦政府，一些州和城市組成了一個聯(lián)盟—美國氣候聯(lián)盟—目的在于在2025年之前實現(xiàn)州層面溫室氣體減排量比2005年下降了26~28%。聯(lián)盟成員包括19個州和波多黎各領土，占美國人口的40%以上以及2015年美國能源相關二氧化碳排放量的31.2%。
實現(xiàn)溫室氣體減排目標的關鍵政策工具是可再生能源投資組合標準(RPS)，其版本已由29個州頒布。勞倫斯伯克利國家實驗室估計，2018年，55%的零售電力銷售由RPS承保。美國加利福尼亞州，康涅狄格州，馬薩諸塞州，新澤西州和紐約州在2018年對其RPS計劃進行了重大修訂。例如，到2030年，加州將其RPS目標提高到60%，并在2045年之前強制實施100%的清潔能源目標。
設定能效目標是另一種可再生激勵方法。例如，在2018年，科羅拉多州監(jiān)管機構將Xcel的年度能效目標提高了25%(從2019年的400GWh提高到2023年的500GWh)，以便為客戶提供更多的利益并降低公用事業(yè)投資成本。
展望未來，更多雄心勃勃的政策將繼續(xù)從州和地方層面出現(xiàn)。在私營部門，總部位于美國的49%的大型企業(yè)在2018年積極采購可再生能源。在全球范圍內，簽署清潔能源合同的公司在2017年至2018年期間增加了一倍多，達到13.4吉瓦，其中美國公司占60%。
市場結構和價格
總的來說，能源市場已經從中央監(jiān)管的指揮和控制壟斷公用事業(yè)轉向競爭性市場，但由于區(qū)域環(huán)境，政治承諾和傳輸互連，這些都已經采取了不同的形式。除了在聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(FERC)管轄范圍內運營的眾多區(qū)域性市場外，還出現(xiàn)了鼓勵優(yōu)化分配可再生能源的其他新方法。
加利福尼亞州的獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)已經運營西部能源不平衡市場(EIM)，自2014年以來實現(xiàn)公用事業(yè)公司近乎實時的能源交易;這樣的機制可以通過擴大市場占地面積緩解擁堵，提高系統(tǒng)靈活性和提高電網可靠性來防止過度可再生能源發(fā)電的縮減。八個州和一個加拿大省現(xiàn)在已經是EIM的一部分，其中兩個公用事業(yè)公司在2018年加入，另外有五個公司計劃在2021年之前加入。
在紐約，該州的改革能源愿景(NYREV)倡議獲得了進一步的發(fā)展。通過一系列監(jiān)管變革，NYREV打算將公用事業(yè)的角色從分銷層面的銷售電力轉變?yōu)檫\營分布式能源資源(DER)參與的分銷平臺。在這個愿景中，由公用事業(yè)公司維護的分配系統(tǒng)將變成電力市場的幕后資源，儲能和微電網也將參與到電力交易中既作為生產者也作為消費者。該項目代表著對靈活且有彈性的電網的重大監(jiān)管進步。
聯(lián)邦能源管理委員會FERC政策更新
2018年，聯(lián)邦能源管理委員會FERC實施了許多規(guī)則來提高電力系統(tǒng)可靠性，提高區(qū)域市場透明度，確保系統(tǒng)安全并減少客戶支出。表2說明了聯(lián)邦能源管理委員會FERC在2018年提出的主要問題。
基荷概念的演變
不斷增加的可再生能源滲透已經改變了“基荷”發(fā)電的性質及其對系統(tǒng)可靠性的貢獻。諸如靈活性之類的特性可以是更有用的規(guī)劃概念，用于探索最小化電力中斷的方法。通過對需求概況以及風能和太陽能預測的充分時間解析，運營商可以在必要的情況下評估來自其他來源的靈活調度功率，包括聯(lián)合循環(huán)天然氣，煤炭或核能，需求響應(DR)或其他資產。
在加利福尼亞州，正在利用新的需求響應DR方法來減少開啟熱電廠以達到峰值負荷的需求。加利福尼亞州的獨立系統(tǒng)運營商CAISO引入了代理需求資源市場，允許分布式能源(DER)的聚合器參與實時和日前能源市場。通過在節(jié)點消耗較高時實時提醒客戶并補償它們以減少負載，聚合器已經實現(xiàn)了高水平的應用。與客戶的持續(xù)交互允許較小負載以更高的頻率使用需求響應DR。
這些靈活的資源由各種機制實現(xiàn)，包括特定產品或向市場投標服務的能力，如容量或需求響應。
各種分布式能源DER技術(如PV)與儲能，熱電聯(lián)產系統(tǒng)和微電網相結合，可在系統(tǒng)范圍的電網中斷事件中增強系統(tǒng)彈性。隨著停電事件的頻率和強度的發(fā)展，各級政策制定者正在引入新的互連流程和標準，以促進電力系統(tǒng)中彈性技術的采用。
儲能的未來
近年來儲能系統(tǒng)成本顯著降低，并且預計未來會繼續(xù)降低。在未來，可變可再生能源可能越來越多地與儲能配對，以更加經濟有效的方式提供額外的電網服務。最近的聯(lián)邦能源管理委員會FERC訂單通過要求電網運營商允許儲能參與能源，容量和輔助服務市場來顯著改變公用事業(yè)規(guī)模儲能的前景。此外，最近的聯(lián)邦能源管理委員會FERC訂單要求所有新連接的發(fā)電機提供主要頻率響應能力;這可能導致可再生資源易受影響，越來越多地與儲能配對以穩(wěn)定頻率輸出。
貿易壁壘
特朗普總統(tǒng)宣布自2018年開始對美國進口某些光伏組件的4年關稅(第201條)。關稅從30%開始，每年下降5%，直到2021年到期。關稅旨在激勵國內光伏制造業(yè)的額外投資;一些人估計，未來五年新建光伏裝置短期可能會減少11%。2017年太陽能項目取消和互連延遲導致許多項目進入2018年。美國預計2018年新增光伏裝機容量為11.1GWdc，與2017年相比幾乎持平。201項關稅的不確定性導致開發(fā)商推遲項目，并且可能是2018年末增加公用事業(yè)太陽能采購的一個原因。
3.轉移到中國
除了明顯的系統(tǒng)性差異之外，中國和美國在電力部門轉型的道路上面臨著許多共同的挑戰(zhàn)，每個國家都可以從另一個國家的經驗中受益。積極分享經驗教訓可以對兩國和國際社會產生有益的長期影響。一些值得注意的方面如下所述：
進一步技術研發(fā)的需要
技術進步將進一步促進先進能源技術的更大部署和更廣泛應用。在制造和處理這些技術方面仍有提高效率，降低成本和改善環(huán)境可持續(xù)性的空間。這種持續(xù)的進步可以加速能源部門向低碳排放組合的轉變。例如不依賴稀土礦物的光伏化學，開發(fā)能夠在各種時間范圍內滿足特定電力部門需求的新儲能技術，以及海洋流體動力學發(fā)電等新技術的進步。
行業(yè)成熟：標準
成熟行業(yè)的一個標志是標準化的存在，以降低交易成本和提高監(jiān)管確定性。隨著可再生能源產業(yè)的成熟，降低成本的份額可能來自這些標準的制定。標準化控制器等組件的通信協(xié)議可以降低與微電網等新生技術相關的項目工程成本。
同樣，建立標準合同可提高投資者信心并降低與融資相關的交易成本。可再生能源證書(REC)跟蹤工具的國際標準化機會同樣存在。隨著中國自己的可再生能源組合標準的發(fā)展，與美國各州實施可再生能源證書跟蹤計劃的溝通是分享經驗教訓的寶貴途徑。隨著可再生能源證書的市場在全球范圍內的增長，數(shù)據庫管理和認證方法的標準化將成為確保環(huán)境屬性證書有效性的關鍵。
靈活的電力系統(tǒng)
也許能源行業(yè)在全球面臨的最大挑戰(zhàn)是可變可再生能源在高滲透率下的有效整合。隨著行業(yè)的發(fā)展和各國陸續(xù)實現(xiàn)其政策目標，這一挑戰(zhàn)將更加普遍。通過規(guī)劃系統(tǒng)靈活性和電力市場設計，可以實現(xiàn)有效的集成。隨著中國希望到2040年全面整合其批發(fā)電力市場，可以從國際經驗中吸取教訓，包括美國ISO/RTO和西方EIM等司法管轄區(qū)，這些管轄區(qū)已經證明了在整合靈活資源的同時提供可靠性電力供應的能力。
