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Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

24.07.2018 |3:00 PM
地图:美国核电站“处于”关闭的危险中
|2018年7月24日。香港维基媒体协会
地图:美国核电站“处于”关闭的危险中
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美国一半以上的能源来自核能低碳电力。然而,与美国水力压裂技术繁荣相关的创纪录低天然气价格,使得许多现有核电站在当前市场上失去了竞争力。

大约90太瓦时(TWh)的核能发电计划退休在未来10年,这一数字将超过美国目前所有的太阳能发电量。研究表明还有135太瓦时可能没有成本竞争力与天然气工厂,因此,面临退休的风险。

这意味着美国大约15%的低碳电力来源可能会被关闭,大部分被天然气取代,让它更难让美国实现其减排目标。

研究表明如果他们为其最小二氧化碳排放奖励,那么许多现有的核电站将避免被关闭。此外,保持现有的核电站的开放可能是碳减缓的最低成本形式之一,比建造新的风或太阳能厂更换它们。

如果美国打算保留大部分现有核电站,“就必须在未来几年内实施额外的计划,为延长它们的寿命和继续运营提供补贴。最近的研究在国家科学院(PNA)的诉讼程序中。biwei6868

减少低碳一代

核电占占美国发电量的20%超过一半的低碳电力。总的来说,有60家核电站目前在美国经营。虽然一些碳排放与核电站建设和运营有关,但核生物产生了排放量等于或小于可再生能源技术。必威体育在线注册

核电站昂贵的建立,但历史上一直是见过由于建造曾经具有比大多数电力来源的运营成本较低。这不再是美国核心舰队,前所未有的低天然气价格和增加低成本可再生能源的组合,使许多现有的核植物面临着早期退休的风险。

BY4DKN核电站在加利福尼亚州圣赛夫。

位于加州圣奥诺弗雷的核电站,现已关闭。资料来源:Julius Fekete/Alamy Stock Photo。

尽管监管批准继续运作,但五年美国核电站已经退休了过去五年。在退休之前,这些植物产生了38吨的低碳电力,或大约有一半(2017年为77TWh)。

9座美国核电站已宣布他们计划在未来五年内关闭,代表额外的90thwh。

与目前市场上的天然气发电相比,另外16个代表135太瓦时的电厂面临着亏损的“风险”2017年的论文在杂志中必威体育在线注册迈克尔罗斯和教授Paulina Jaramillo卡内基梅隆大学

总的来说,263太瓦时的核电要么已经退役,要么有一个计划退役的日期,要么由于市场力量面临退役的风险。这约占美国当前所有低碳发电的15%。

另外六座发电量为67太瓦时的核电站原定关闭,但是一直开着通过纽约,伊利诺伊州和康涅狄格州的国家级政策。

现有的核越来越不经济

为了检查为什么现有的核电站在当前市场上没有竞争力,碳简介与新的核电站和新的或现有的燃气发电的人进行了比较了运行成本的估计。必威手机官网

下图是估计的数字除去成本利用现有和新建的核能发电一兆瓦时联合循环气体工厂在美国。

新的和现有的核和天然气植物产生的每兆瓦地区的平均成本。初始资本成本来自EIA的调整成本分析,持续进行的核投资成本估算来自Nei.、操作、维护和燃料成本来自环境影响评价.通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

这些数字基于美国能源部的美国核电站的燃料,运营和维护成本估计必威体育在线注册必威体育在线注册能源信息局(环评)和行业运行核能研究所必威体育在线注册(NEI)。

初始资本成本,从eia,假设建设项目将按时完成,没有成本超支,这是普遍存在的到过案子最近建造的反应堆。

近年来,近年来,与旧组件的更换和重大装修相关的持续资本成本均均在美国核舰队老龄化nei数字建议,而类似的持续资本成本,为更新的联合循环燃气厂已经微不足道。

目前美国核反应堆的成本分为燃料、维护、持续资本成本和运营,运营成本是最大的单笔支出,每兆瓦时11美元。这些成本包括向政府支付核废料储存和处置。

相比之下,燃料占现有联合循环燃气电厂成本的80%以上——在当前天然气价格为25美元/兆瓦时的情况下每MMBTU $ 2.50-操作和维护成本相对较小,每兆瓦时3美元。

必威手机官网“碳简报”亦分析了30份个别核电站的财务报告联邦能源监督委员必威体育在线注册会(FERC)公用事业数据解放项目.这些工厂通常报告2010年至2016年间每兆瓦间的平均营业费用(不包括持续资本改进),每兆瓦至2016年至61美元,中位数为26美元/每兆瓦26美元 - 与发现的平均数相同EIA数据

一个令人惊讶的发现是,员工的薪水在降低核能的竞争力方面发挥了多么大的作用。一个典型的1000兆瓦的核反应堆将雇佣大约700人每兆瓦0.7人

假设每年每年约10万美元的费用 - 包括工资,税收和福利 - 碳简短估计,薪金制造的薪酬约为9美元,高于核燃料成本。必威手机官网其他的研究已提出,工资可能占总运营和维护费用的三分之二,即每兆瓦时12美元。

一个具有1000兆瓦发电能力的联合循环燃气厂将会建成只有30名员工或每兆瓦的0.03人。这是核电站所需的工作人员的25倍,反映了相对简单性和高水平的自动化在新的气体联合循环植物中发现。较低的劳动力和维护费用代表了今天核核的主要成本优势,并弥补了燃料成本的差异。

数据显示,从现有核电站发电通常比建造一座新的天然气发电厂来取代它便宜。然而,有许多现有的天然气工厂并没有满负荷运行,如果现有的核电站关闭,这可能会增加产出来取代它们的电力。美国的核反应堆目前运行大约90%的时间,而组合的循环天然气工厂只能运作约50%的时间。

目前还有大量的新型气体容量在美国安装。那里大约有400到2020年,计划新建天然气工厂,装机容量为7100万千瓦。Roth和Jaramillo认为,“这种产能的可用性很可能会导致这样的电厂弥补废弃核电站造成的发电量损失”。

最近的PNA纸经过M·格兰杰·摩根教授他认为,“天然气价格低带来的经济压力”,而不是可再生能源的扩张,是美国淘汰核能的主要推动力,并将成为失去的核能发电的主要替代品。必威体育在线注册

这里显示的核成本不包括与反应堆退役相关的一次性费用,这是估计的9-15%之间核电厂初步资本成本。这些退役费用是已经覆盖了由美国核监管委员会(NRC)是指反应堆在其使用周期内所支付的资金,并反映在反应堆运行成本中,因此退役反应堆的退役并不一定会增加公用事业的任何额外成本。

同样,废物处理成本是有报酬的作为部分运行成本,政府的反应堆,虽然目前暂停,直到一个永久的存储选项成为可用。美国核管理委员会已确定在反应堆关闭后,可以在现场存放60年的废物。

许多核电站处于危险之中

在他们的2017年的论文,Roth和Jaramillo建立了一个模型,以估算每个美国核电站的发电成本。他们将这些与气体产生的成本相比,以识别因市场力量而被关闭的风险的反应堆。

下图改编自他们的论文,显示了美国每个核电站的成本比较,以及估计的不确定性。蓝色的正值表示2015年至2040年之间,电厂的成本预计将低于天然气,而红色的负值表示电厂的运营成本预计将高于联合循环燃气轮机。

2015年至2040年间,与联合循环燃气发电厂相比,美国每个核电站的相对电力成本。基于“缺钱支付”的计算Roth和Jaramillo 2017.请注意,X轴显示其他标签名称;将鼠标悬停在酒吧上以查看每个工厂名称。通过碳简短使用图表必威手机官网高级园林

罗斯和哈拉米略发现,根据现场反应堆的数量,核电厂的经济性存在明显分歧。只有一个反应堆的电厂估计发电成本更高。然而,所有这些成本都高于可比的天然气发电。

除了厨师植物外,所有多反应堆核电站预计至少在2040年的汽油仍然保持成本竞争力,至少在2040年,至少在EIA的情况下参考汽油价格方案

罗斯和哈拉米略的发现与一个分析这份报告是由美国环境保护署(EPA)发布的。该报告认为,与天然气相比,“一些核电站可能每兆瓦时运行不足6美元”。

这些平均成本存在于各个核植物经济学的稍微不完整的图像。罗斯和Jaramillo发现的一些多反应器植物在经济上是可行的,没有较少,计划退休。这是因为平均电力销售不是植物收入的完整形貌。植物也赚了一些收入市场容量在美国,他们因确保未来有足够的发电能力而得到补偿。

产能市场是不稳定的,通常不会占工厂收入的很大比例。然而,在最近的一些案例中,核电站没有选择在容量拍卖中,大部分所需的容量由天然气提供。

在安装了多种可再生能源的地区,天然气也被证明是更可行的。在美国中西部的部分地区,大量的风力发电加上低需求往往导致接近零或负的电价过夜。由于燃料代表了天然气生成成本的80%,因此这些植物可以在价格较低时容易地削减生产,并且电网上有盈可再生的一代,并且在价格上涨时迅速增加产量。

另一方面,核,燃料成本低,固定成本更高,如工资和维护。无论植物产生多少电力,都必须支付这些。虽然是技术上可行对于核电站来说,削减发电量在大多数情况下并不特别经济。

美国核能的未来

近期内,美国新建核反应堆的前景似乎黯淡。摩根和他的同事们写在pnas.

“没有理由相信,在可预见的未来,美国有任何公用事业公司会建造一座新的大型反应堆。事实证明,这些反应堆负担不起,在经济上也没有竞争力。事实证明,在少数几个有意愿建造它们的市场中,它们是无法建造的。政治手段和市场发展的结合,如投资和生产信用、强劲的碳定价和高企的天然气成本,将使它们具有吸引力,但不太可能很快实现。”

美国最近的两个核项目说明了这一点。建设两个AP1000反应器在南卡罗来纳的维吉尔工厂去年在大规模的成本超支和9亿美元的支出后,有助于安检附属公司的破产威斯汀豪斯——与敲门冲击对于世界各地的核项目。

格鲁吉亚沃格特勒(Vogtle)核电站的另外两座AP1000反应堆仍在建设中,但该公司预计,该项目将耗资至少250亿美元100亿美元的预算.杜克能源公必威体育在线注册司最近取消了计划在南卡罗来纳和佛罗里达建造新的核电站。

目前,新的常规核电站是一种非常昂贵的低碳发电方式,根据EIA- 即使它们可以建立在预算中。然而,保持现有的核电站运营 - 而不是由天然气取代 - 是一个非常不同的故事。

罗斯和Jaramillo估计,保持最不经济的现有核电站开放将花费与天然气相比每吨的“二氧化碳”为69美元。典型的风险植物将仅花费每吨31美元,以保持开放。他们建议补贴现有的核电站将是切割二氧化碳排放的便宜方式,而不是建设新风,太阳能或核植物。他们认为,避免二氧化碳排放成本最低的风发电也比保护目前运营中最不经济的可行的核电站更昂贵。

也就是说,可能会有一些单独的发电厂,用其他低碳的替代品来替代,可能会证明更有成本竞争力。例如,加州一家大型公用事业公司——太平洋煤气电力公司曾争论过更换了暗黑破坏神峡谷核植物可再生能源和存储设备的成本将“比重新授权[Diablo]并运营到2044年的总成本更低″。其他人比赛这些索赔然而,由于它们依赖于未来的可再生能源和储存成本的速度迅速。必威体育在线注册

Roth和Jaramillo还表示,现有核电站的退役将导致大量低碳电力主要被天然气发电厂取代,从而限制美国实现其减排目标的能力。他们建议各州可以效仿纽约州、伊利诺伊州和新泽西州的做法,通过提供激励措施来补偿核电站,因为它们的低碳发电价值与现有的类似可再生能源积分必威体育在线注册,因为这将提供一个成本效益相对较高的缓解选择。

一种最近的报告铑集团预计到2020年,美国的排放量将继续下降。2025年之后,排放量可能会再次增加,而核能的退出将在推动排放量增加方面发挥重要作用。报告的预测-连同不确定性-如下所示。

荣鼎集团2018年评估报告的美国温室气体历史排放和预测排放(以百万公吨二氧化碳为单位,MMtCO2e)图表(图3)。政策选择的不确定性(深蓝色)和土地使用排放(LULUCF -浅蓝色)显示。

由荣鼎集团(Rhodium Group)提供的历史和预测的美国温室气体排放(以百万公吨二氧化碳e, MMtCO2e为单位)吸收股票2018.报告(图3)。显示了政策选择(深蓝色)和土地使用排放(Lulucf - 浅蓝色)的不确定性。

该报告指出,到2025年,美国的核电数量可能会减少13%至26%,这有助于扭转美国因燃煤电厂退役而导致排放量下降的趋势。在其他因素

有很多原因为什么专家对此持怀疑态度关于核能的未来,特别是新核电站的经济效益。然而,当需要非常快速的减排来满足美国时,所有低碳发电的15%左右的潜在损失是有问题的巴黎协议目标

作为摩根和同事指出研究人员在《美国国家科学院学报》上

”应该是一种深刻的关心那些关心气候变化,完全可预测和可分解的原因,没有直接而深刻的变化,我们似乎失去的一个最有前途的候选人提供可靠的楔形,低碳能源在未来几十年,也许,必威体育在线注册即使是在本世纪的后半段。”

由Rosamund Pearce为碳简报绘制的地图必威手机官网

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