菜单

社会渠道

搜索存档


其他选项
话题

日期范围

直接到您的收件箱,每天或每周摘要最重要的文章,只需在下面输入您的电子邮件。通过输入您的电子邮件地址,您可以根据我们的数据同意您的数据隐私政策

infographics. 地图:美国如何发电
信息图|10月10日2017年。17:22
地图:美国如何发电
  • Twitter图标
  • LinkedIn图标
  • 电子邮件图标
  • 信使图标
  • whatsapp图标

美国电力系统通常被描述为世界上最大的机器。它也令人难以置信地多样化,反映了每个州的政策偏好、需求和可用的自然资源。

必威手机官网碳简介已在交互式地图(上图)中绘制了国家的电站,以展示美国如何以及何地发电。

可以从下面的地图和相关数据交互中收集一些关键消息:

  • 在过去十年中,美国电力系统一直在变化。
  • 这不仅反映了联邦政策,也反映了技术,地理位置,市场和国家任务。
  • 美国燃煤电厂的平均使用年限是40年,运行时间的一半。大约15%的人至少50岁,而平均退休年龄为52岁。
  • 计划中的新发电厂几乎都是燃气、风能或太阳能发电厂。

阅读地图

为一个国家的家庭、企业和工业提供电力几乎是一项独特的具有挑战性的事业。目前,电能要么昂贵,要么不方便储存,这意必威体育在线注册味着供应和需求必须实时平衡。此外,在家附近发电比远距离运输更容易。

发电的方式从根本上取决于可用的燃料和技术。进步的步伐意味着这种组合正在改变——但自然资源和地理位置是固定的。此外,美国各州拥有广泛的权力来影响其境内的电力系统。

将美国电力系统放在地图上提供了这些因素的重要性的视觉确认。例如,为什么是北卡罗来纳州的太阳如此普遍?或西弗吉尼亚州的煤炭?

您可以使用碳简介的交互式必威手机官网地图,以查看美国的所有发电厂及其相对发电能力,这与气泡的大小成比例。侧栏中的动态图表总结了容量混合的构成。(有关如何制作地图的详细信息,请参阅下面的注释。)

词汇表
负荷系数:相对于其安装容量的电站平均输出量。这取决于技术和经济因素。对于单个气体,煤炭或核电站负载系数......阅读更多

需要注意的是,下面的地图和相关图表是基于发电能力的。每台机组每年产生的电量因其负载系数而异。美国风能的负荷率约为35%,而太阳能的负荷率为35%大约27%。这些都是较低的负载因素比核在90%左右。煤和天然气在理论上可以有同样高的负载系数,但在实践中两者都是大约50%在美国。(见下面用于电力的数字。)

返回地图,可以坚持使用默认的夜间背景或切换到白天卫星图像,以查看电站特写以及周围环境的上下文。夜间卫星视图显示了与轻度夜空的城镇和城市相关的网格。如果您喜欢地图平原,还有一个灰度背景。

您还可以过滤地图视图,以放大到每个州,从阿拉巴马州到怀俄明州,或者依次关注每种燃料类型。对于“高碳”来源,包括煤炭、石油和天然气,有一个过滤器。你会发现核能和可再生能源被列为“低碳”。

在波德河盆地和阿巴拉契亚山脉的矿区,火力发电厂占主导地位。天然气几乎无处不在,但在墨西哥湾等主要气田附近尤为普遍。核能主要集中在人口众多的东部和中西部各州。

一个地理上的奇怪之处是,大型火力发电厂经常沿着州边界聚集。这是因为他们需要从标示州界线的河流中取水降温。

巨大的水坝提供了太平洋西北部的大部分力量。风在中央大平原上集中,而太阳能已经绽放,州政策支持其采用。与此同时,阿拉斯加和夏威夷的远程居民经常依靠石油,这易于运输和存储。

可再生能源时代

这种情况不是一成不变的,在过去的十年里发生了巨大的变化。在页岩气革命以及州和联邦政策变化所引发的市场震荡中,数千台老旧的发电机组已因老化而退役。

随着数百种旧煤和石油单位已退休,风和太阳能技术已成为年龄和成千上万的景点在全国各地涌现。然而,煤炭以及扩大的天然气舰队,仍用全国大部分电力。

必威手机官网来自美国能源信息管理局(EIA)的数据缩短分析数据表明,在过去的10年里必威体育在线注册,501个煤炭单位已关闭,而45则开放。(每个发电厂都可以由可以使用不同燃料的多个单元组成。

总共煤炭单位数量下降了35%(下面的图表中的黑线)。由于较旧的植物较小,煤炭能力仅下降了11%(36千兆瓦,GW)。该故事类似于石油,其中757个单位退休,385个开放,净产能下降21%(11GW)。

尽管退休,但平均石油或煤炭单位仍然是老年人,这意味着更多是由于他们陈旧而关闭。这在下面更全面探索。

左图:10年前和今天美国按燃料计算的发电机组数量。右图:10年前和今天的发电能力。将鼠标悬停在数据点上,可以看到单位数和容量的净变化。资料来源:美国E必威手机官网IA数据的碳简报分析。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

相比之下,自2007年以来已经退休的878套大多较小的燃气装置被978套较大的装置所取代。这意味着天然气净容量增加了9% (44GW)。

与此同时,风能和太阳能出现了前所未有的扩张,增加了3000多台机组,净装机容量增长了7倍,达到122GW,从而超过了核能、水电和石油。

您可以看到美国电网如何在10年前 - 在2008年开始 - 在下面的动画图形。特别是与今天相比,特别是缺乏风和太阳能。

10年前和今天的美国电力容量地图

10年前和今天的美国电力容量。Rosamund Pearce,碳简报必威手机官网

气一代游戏

在金融危机之后浸泡之前,2007年的电力输出总量达到4,165塔拉瓦(TWH)。在2007年的峰值之下,尽管人口经济增长和升高的人口持续增长,但它仍然仍然低于2007年的高峰。必威体育在线注册

相同的容量,发电组合在过去的10年里也发生了巨大变化。煤炭生成在2007年达到峰值,前十年减少了38%(见下文)。它是2016年曾经第一次作为美国最佳电源的天然气所取代。

早在2000年代末的页岩气革命之前,天然气就开始了增长。(这将在下面进行更详细的讨论)。燃油发电在10年内减少了三分之二,三种化石燃料的总产量比2007年的峰值低14%。

与此同时,风能和太阳能已经超过水力发电,成为美国第四大电力来源,发电量几乎是10年前的4倍。核能一直保持稳定,发电量仍略高于所有可再生能源的总和。

1960-2017年美国燃料发电量(上图)和同期发电量份额(下图)。资料来源:碳简报必威手机官网分析和美国环境影响评估。参见下面的注释了解更多细节。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

10年来,化石燃料在美国电力结构中所占的比例下降了9个百分点,降至64%,这是现代以来的低点。低碳能源占36%,可再生能源占17%,翻了一番。

(请注意,虽然低碳能源所占份额达到了历史最高水平,但可再生能源所占比例仍略低于1960年的水平。这是由于整体电力需求的增长。)

必威体育在线注册根据之前的分析,能源效率、煤制气转换和可再生能源共同解释了自2005年以来美国总体二氧化碳排放14%的下降必威手机官网。虽然发电量占美国总排放总量的不到三分之一,但其他部门的二氧化碳减少了最小的二氧化碳,例如热量和运输。

该分析还表明,2016年的电力部门二氧化碳排放量低于他们的46%,人均功耗模式和燃料混合保持不变。

因此,美国电力部门预期的近期变化将在很大程度上将决定该国对其的进展承诺到了巴黎协定在气候变化问题上。

奥巴马总统的旗舰清洁电力计划被设定为巩固并扩展了过去十年的轨迹。现在它面临废除特朗普政府。

分析人士称,尽管美国有望实现该计划的全国总体目标,即到2030年在2005年的基础上减排32%,但中国的温室气体排放量仍在增长铑集团。根据“的情况,废除努力可能需要数月并且可能会在最高法院结束纽约时报

老国王煤炭

在这种情况下,值得检查美国生成船队的性格,更仔细,这可能对未来意味着什么 - 有或没有清洁的电力计划或特朗普团队替代方案。

今天,这是平均煤厂在美国40岁,只有一半的时间。这是旧的,特别是当煤炭单位的平均退休年龄为52年时。美国约有44GW的煤炭能力至少为50岁,相当于今天总运营的15%。另外109gW(38%)至少为40%,86%超过30岁。

这表明,无论市场状况或公共政策如何,更多的煤矿关闭都是不可避免的。

(美国能源部是必威体育在线注册试图迫使美国电力市场竞争激烈的地区资助煤炭和核能发电。与之交谈的专家表示,这将“炸毁”电力批发市场效用潜水根据保守派的说法,“与声音市场经济学不相容”R街研究所智库。这将使即使是最老的煤炭单位也能获得所需的投资回报率保持开放。就像搬迁到废除清洁能力计划一样,这种努力可能需要多个月和面临的法律障碍)。

煤炭和其他发电厂的年龄分布在下面的图表中反映,显示每年正在建造或退休的新能力。图表将近60年延长至1960年,但请注意,退休数据仅可返回到2002年。

美国发电能力由燃料和开放年份分开。今天仍然运营的容量以纯色显示,而关闭和计划的容量被淡出。垂直刻度在每个图表中是相同的,允许直接比较GW中的相对容量。请注意,容量不等于。资料来源:美国EIA,国际原子能机构(原子能机构)和碳简介分析。必威手机官网必威体育在线注册参见下面的注释了解更多细节。图表由碳简报使用必威手机官网Highcharts

看着顶部面板,用于煤炭,上面,您可以看到最古老的植物 - 在20世纪60年代或更早版本建造的植物 - 现在已经退休了。这些单位以灰色显示。

您还可以了解为什么自2007年以来煤炭的情况 - 当平均煤炭单位为34岁时 - 因为较少的新型煤炭厂建立了比退休。然而,在2010年左右的新煤炭容量中有一个值得注意的凹凸。这是如何出来的?

在2000年代初,在乔治W布什选举之后,兴趣建设新的煤炭植物。这是基于几个司机,该司机为未来持有课程。

首先,人们期望政府将在加强环境监管方面行动缓慢,或者根本不行动。事实上,是新的法规被采用。其次,当时的普遍智慧具有强劲的经济增长,带来了健康的电力需求增加。

再加上旧电厂的淘汰,意味着需要新的发电能力,因此计划新建240家左右的燃煤电厂。只有一小部分真正建成。

如上图所示,预期中的煤炭退休潮确实到来了,部分原因是老龄化,部分原因是新法规——尤其是汞和空气毒素标准(垫子),2015年进入的力量。

然而,与期望相反,需求上升没有出现。这是一个原因是30个州已经实现了自己的必威体育在线注册能源效率目标,政策或标准。(这些是一个混合物强制性和自愿目标)。

此外,页岩气革命带来了天然气价格翻滚(随着批发电价)和可再生能源的增长速度比预期的速度快,煤炭份额和利润在提供过度供应的市场中。

如今,几家新的燃煤电厂理论上已经在建设中(见上图和下图的计划新增装机容量图)。

根据EIA的数据,位于怀俄明州的埃尔克发电厂(Two Elk generation Station)的一个320MW机组正在建设中,预计将于2020年投入使用。它已经被停滞不前二十年来,只有一个混凝土垫已经建成,许可证已经存在撤销

开发人员认罪欺诈费用据碳捕获和储存研究有超过800万美元,旨在碳捕获和储存研究,但根据据当地媒体

与此同时,位于乔治亚州华盛顿的850兆瓦电厂也在建设多年错过了建设开始其允许的最后期限。它的目标是在2022年开放,但至今仍未建成。

报告称,这两种方案“可能性都不大”ClimateWire.他在一篇文章中探讨了美国是否会再建一座大型燃煤电厂。

没有核心典

回到上面的容量图表上,核能为什么会这样也很清楚将下降在美国,目前运行的反应堆几乎都是在上世纪七八十年代建造的。

这一时期的核扩张被新的安全规则打断了建设和提高了成本,当他们在三英里岛(1979年)和切尔诺贝利(1986年)之后提出时。

田纳西州1200兆瓦瓦的巴2号核电站就是一个明证,该核电站于1973年开始建设。40多年后的2016年10月,为了满足2011年福岛灾难后引入的新安全规定,该核电站再次推迟开业。

两种核电站仍在建设中,总计4,400mW(图表上浅粉,上面)。但是,跟随破产威斯汀豪斯是建造反应堆的公司,南卡罗来纳州的VC夏季植物一直在取消mid-build。乔治亚州沃格特尔(Vogtle)的工厂也面临威胁,该工厂已获得37亿美元的新投资联邦贷款担保

这些问题反映更广泛的问题面对全球核工业,在中国和韩国国内有控制的市场之外,努力按时建立新的反应堆和预算。EDF,正在建立新的欣克利C植物在英国,在法国和芬兰的计划面临延迟和成本超支。

与此同时,美国的99名核反应堆平均为36岁。虽然84人同意了一生的扩展,让他们运行长达60年,许多人可以关闭在此之前,由于相同的不利市场条件损害了煤炭植物。

它们的盈利能力受到低价批发电价的侵蚀,主要原因是廉价的天然气运营成本可以相对较高 - 特别是单反应器位点。五个美国核电站有关闭在过去的五年里,还有几个计划这样做

能源部的补贴计划,如果成功实施,也可必威体育在线注册以保持核能发电。或者,更多的州可以采用零排放额度它是由纽约州和伊利诺伊州引入的,旨在维持核电站的运行,并帮助实现该州的气候目标。

天然气生长痛苦

就燃气发电厂而言,上图中年龄和产能的分布反映了美国陆上开采的悠久历史,以及受市场和能源变化驱动的一系列增长技术

广泛使用的天然气已被习惯于发电在美国已经有几十年了。这是与英国电力系统在美国,天然气是在北海工业发展后才开始供应的。

在20世纪60年代,简单且相对效率低下的蒸汽涡轮机构成了大多数新的气体容量。在20世纪70年代,联合循环气体机组开始建造,利用废热来提高效率。你可以看到一种技术采用s曲线“在下面的图表中。

然而,在上世纪70年代末的中东石油危机之后,新的天然气产能停止建设,当时天然气价格上涨,石油(和天然气)达到峰值。覆盖大向储备最高价使用的储备来储备法规 - 不包括发电。

上世纪80年代末,由于对天然气的使用解除了管制,天然气电力在某种程度上卷土重来,小型联合循环电厂和高峰燃气电厂的混合电厂正在建设中。但是,在2000年,发生了一件了不起的事情。在过去5年里,美国建成了约216GW的燃气发电能力,其中三分之二是大型联合循环机组。

新的气体能力飙升是由新进入者驱动到解除管制电力市场的数量激增在20世纪90年代末和21世纪初。天然气发电厂的建造成本相对较低,回报也很快。(安然丑闻是这段时期的另一个症状)。

这些新进入者也在追逐新的电力需求,而这些需求后来被证明是虚幻的,如上所述。更糟的是,低天然气价格让位于增长,这种增长贯穿了整个2008年,导致许多人破产。这也意味着天然气产量增长缓慢。

价格随着全球金融危机和页岩燃气革命,这一巨大和未充分利用的气体发电能力已准备好并等待窃取煤炭市场份额。

今天,天然气和煤炭生成之间的平衡取决于天然气价格,这就是燃煤上升和天然气在2017年的第一部分。然而,与之前的循环不同,美国页岩燃气场所的丰富和他们的短开发周期都会投入盖上这个价格范围。

从气候的角度来看,从煤炭到天然气的转变是一个混合祝福。虽然它有所帮助削减二氧化碳排放量从电力部门来看,这可能在一定程度上被生产和运输过程中的甲烷泄漏抵消。它还将美国纳入继续使用化石燃料。

事实上,正如下图所示,美国计划新增电力容量的最大份额来自天然气。

在EIA列出的计划式公用事业规模容量中,114GW为63%,是天然气,10%的太阳能和20%的风。四分之一的煤气项目位于德克萨斯州和宾夕法尼亚州的另外五分之一。请注意,这不包括在1MW以下的小规模项目,因此可能低估太阳能,如下所述。

可再生能源投资组合

美国可再生能源的发展经历了一系列阶段,如上图中浅蓝色(水能)、绿色(风能)和黄色(太阳能)柱所示。

20世纪60年代和70年代见证了所谓的“大水坝在此期间,在美国的主要河流上建造了巨大的建筑。(位于华盛顿州的六千五百万瓦的大古利大坝——不是亚利桑那州著名的一百万瓦的胡佛大坝——是美国迄今为止装机容量最大的单一电站)。

20世纪70年代石油危机后,联邦政府开始提供服务税收抵免对于风能。必威体育在线注册这引出了一个“风冲“以及乘坐的风疹,如Altamont在加利福尼亚州的建设。

(这个地区一度有数千台100千瓦的涡轮机,成为候鸟迁徙路线和与涡轮机有关的鸟类死亡的战场。以前为了保护濒危鸟类而在一年中的某些时候关闭的老式涡轮机现在正在运转拆除并用至少2,000千瓦的现代设备替换为较少数量的现代设备。这些涡轮机塔间隔开得更广泛,叶片旋转得更慢。初步研究建议这降低了鸟类的死亡率)。

后来,各国开始采纳可再生能源配额制(RPS),要求公用事业公司从可再生能源中获取固定数量或份额的电力。也许令人惊讶的是,正是爱荷华州在1983年推出了第一个RPS替代能源生产法必威体育在线注册

到2000年,有12个州已经引入了RPS,这开始对正在建设的新风力容量产生显著的影响。

加利福尼亚没有采用RPS直到2002虽然它现在拥有2030年的可再生电力的50%雄心勃勃的目标之一。努力通过100%到2045年标准在9月加州参议院失败。这意味着夏威夷保留了最高的野心到2045年100%的目标。美国50个州中,共有29个州有采用一种奢望(见下面的地图)。

美国的可再生投资组合标准。资料来源:国家可再生能源和效率激励数据库(达希郡)。

在联邦层面,对风能和太阳能的税收抵免对采用率产生了显著影响。例如,2013年,风能税收抵免暂时过期和安装下降了92%。对于风,这些税收抵免现在都要下台了。

一系列其他国家和联邦规则影响了可再生能源的采用。这些包括 ”净计量该规定要求公用事业公司以零售电价从装有太阳能电池板的家庭购买电力。

净计量,以及创新的融资计划带来的类似太阳能城市支持了家庭屋顶太阳能系统的广泛应用。另一个更深奥规则尽管其相对较差的缺位率,但是在北卡罗来纳州采用了太阳能。

最重要的是,风和太阳能的成本一世。2011年,全国可再生能源实验室(NREL)设定了太阳能成为20必威体育在线注册20年的成本竞争力的目标。9月份,它宣布在一年内成本下降了30%之后,该公司提前三年实现了这个目标。

风能成本也大幅下降劳伦斯伯克利国家实验室。最佳的陆上风力现场现在比天然气,每兆瓦的新一代新一代,太阳能套装在2020年代早期加入它,据彭博新能源金融必威体育在线注册

未来的凝视

目前的政府希望阻止潮流的潮水扫过美国电力的地图。但在过去十年中已经发生的变化已经受到许多因素的推动,其中一个是联邦政府。

州有广泛的权力他们中的许多人已经加入了美国气候联盟,旨在实现美国的气候目标,尽管特朗普。

值得注意的是,美国的燃煤电厂越来越老。他们的平均年龄为40岁——超过50岁的44GW——预示着未来会有更多的变化。美国能源情报署(EIA)将2000万千瓦的煤炭列入了退休计划,而其他一些机构,如环保非政府组织“煤群”(CoalSwarm)则认为,到2030年,这一数字将达到48GW。

正如一位能源公必威体育在线注册司高管所说彭博6月:“政府不能把一个70年的燃煤电厂变成一个20年的燃煤电厂。”此外,特朗普政府让电力系统倒退的努力可能会失败。

其搬迁清洁能力计划面临“将磨损多年的法律和监管过程,可能比特朗普的第一任期更长”,解释了大卫罗伯茨Vox,在一篇比较持续努力的文章中医疗保健废除失败。

即使它成功了,这也可能被随后的一届政府再次逆转。对于公用事业公司来说,在决定未来几十年投资何处时,这种不确定性不太可能有利于煤炭投资最大风险从气候立法。

这就解释了为什么计划中的新产能中35%是低碳的,另外63%是天然气。

笔记

地图是基于的数据美国能源情报署于2017年7月公布了截至必威体育在线注册2017年5月的数据。该数据仅包含综合发电能力为1兆瓦(MW)或以上的发电厂,包括位于同一地点的几个较小的机组。

数据涵盖总共1,183个Gigawatts(GW),其中26GW目前无服务或仅用于备份。这是植物的“铭牌容量”。环境影响评估还列出了“净夏季”和“净冬季”的能力,该季节占植物可用性。

环评用一套详细的必威体育在线注册能源法规。这些煤被组合在一起,例如“煤”包括烟煤、褐煤、合成燃料、次烟煤和废煤(BIT、LIG、SC、SUB和WC)。

对于映射,如果单元具有公共的“植物ID”和相同的技术类型,则将其聚合。例如,地图上有三个气泡用于阿拉巴马州的Barry工厂:一个用于煤,一个用于天然气联合循环,一个用于峰值气体

对于多单元站点,容量是总和,“开启年”是从第一个单元到最后一个单元的范围。

气泡尺寸仅与MW中的植物容量大致成比例。有八个气泡尺寸,每个泡沫尺寸表示一系列容量,当容量加倍时具有阈值。这意味着气泡的面积或直径之间没有直接关系和站点的容量。

除了在1MW以上的特定站点外,地图还显示了每种状态的小型太阳能的总容量,从第二个EIA中取出数据集。同样,此数据是2017年5月的当前。每个状态的总容量都在状态上显示地理中心。请注意,这些小型太阳能图是估计

规划容量图包括环评所列的所有地点数据。这就忽略了1MW以下的小场址,这对太阳能来说是特别重要的。它还排除了一些没有列出位置数据的地点,包括450兆瓦的风能,260兆瓦的天然气和1.2兆瓦的水电。

2008年初的容量地图是当前正在运营的和自退休站点的数据组合的综合,这些数据在那时已经打开了。它排除在1MW以下的地点,退休能力的地图是基于同一个环境影响评估数据

发电量数据来自EIA2012年度能必威体育在线注册源回顾,对于2007年之前的数据和每月电力2017年9月,于2017年7月,为数据。请注意,1989年之前,数据不包括独立电力生产商,商业和工业地点的一代。这在时间序列中产生了不连续性,特别是对于除煤和核之外的燃料。

2017年的生成数据涵盖了最近的12个月,截至撰写本文时的2017年7月。“其他”包括不可生物降解的城市废物、废轮胎和工业过程中产生的废气。“油”包括石油液体和石油焦炭

来自这个故事的Sharelines
  • 地图:美国如何发电

简要

专家分析直接到您的收件箱。

通过电子邮件获取每日或每周碳简报选择的所有重要文章和论文的汇总。必威手机官网通过输入您的电子邮件地址,您可以根据我们的数据同意您的数据隐私政策

简要

专家分析直接到您的收件箱。

通过电子邮件获取每日或每周碳简报选择的所有重要文章和论文的汇总。必威手机官网通过输入您的电子邮件地址,您可以根据我们的数据同意您的数据隐私政策