电力的未来是本地的– Casey Handmer的博客

我经常读到有关新的太阳能开发提案的信息，这些提案将产生的电能转移到较不阳光的地方，例如从撒哈拉沙漠到北欧，从西南到美国东北，甚至从澳大利亚到新加坡。根据这些建议，释放绿色电力的关键是庞大的基础设施，以便在各大洲之间输送可再生电力。

查看太阳能资源图（例如美国），似乎可以肯定，如果太阳能是石油，那么亚利桑那州将是钻探的地方。

在全球范围内，太阳能潜力似乎已得到合理地局部化，与苏格兰相比，北非的太阳辐射高出三倍。此外，在高纬度地区，季节变化更为极端，突出了长距离输电的相对优势。

但是，我相信此讨论遗漏了重要的细节。当我们谈论发电的未来时，我们几乎完全是在谈论风能，太阳能和电池存储。生物燃料依赖于高影响力耕作和低效率的光合作用，而水力发电则强烈依赖于可用的水和地理条件。尽管存在大多数虚假的政治纠纷，但煤炭已经非常，非常死亡。像太阳能一样，风也可以根据最佳位置进行局部化，因为世界上的某些地区确实在一天中的正确时间满足人类的用电需求。

但是最重​​要的是，这三项技术的价格是：a）已经比任何现有的发电方法都便宜，即使对于新建的发电系统而言，也是如此； b）继续以疯狂的速度变得便宜。

在风和日光都好的地区，风仍然比太阳能便宜，但太阳能的改善速度更快。从长远来看，我相信风只会在太阳能的缝隙中散布：天黑后确实可靠地刮风的地方（例如落基山脉以东的大平原），或者甚至白天也很黑的地方（例如北海） 。

在土地使用方面，我之前（而且不是唯一的一个）曾写道，风能和太阳能分别比石油钻探和煤矿开采更有利可图，并且发电量更大。即使英国在北海发现了另一个巨大的油田，建造风力涡轮机也会产生更大，更快的回报率。即使澳大利亚在地表以下的亨特地区发现了一个新的3 m煤层，将其用作太阳能发电厂的基础也会比将其挖掘和燃烧起来产生更大，更快的回报率。

到目前为止，一切都很好，而且随着每年5-10％的成本改进，全世界的国家都在过早地淘汰与生产煤层直接相邻的燃煤发电厂，以建造太阳能。从这个角度来看，巴黎协议似乎并非遥不可及。

仍然缺少一个难题，那就是间歇性。根据现代天气预报，太阳能和风能的生产都比煤炭或天然气的发电要可靠得多，但是仍然有一天需求超过供应，特别是在傍晚。关于这个问题，人们一直不停地哭泣和咬牙切齿，特别是因为自从爱迪生和特斯拉建造了第一个电网以来，几乎所有形式的电网规模的能源存储都变得非常昂贵。

情况不再如此。特斯拉在南澳大利亚州的庞大电池组，在运营的最初30个月内就收回了比任何人预期的要多得多的钱。通常，如果一个大型的公用事业基础设施新项目意外获利，那将是巨大的惊喜。公用事业大型项目通常会赔钱，有时出奇的缓慢。

如前所述，事实证明，在频率控制辅助服务（FCAS）市场中，响应速度最快的提供商可以完全控制市场，从而迫使其他提供商向任何所需方向转移几乎无限的财富。电池也经常在洛杉矶等地进行部署，以转移负荷。除了能够提供FCAS服务外，事实证明，公用事业规模的锂离子电池是在白天节省电量并在晚上使用的经济上可行的方法。当地公司8 Minute Energy赢得了数个竞标，以40美元/兆瓦时的总价在莫哈韦沙漠建造大型太阳能+电池项目，比下一个最佳天然气动力解决方案便宜五倍多。

长期以来，似乎风，太阳能和电池是电池中三者最大的阻力。然而两年前，CleanTechnica报道了电池生产方面的惊人投资水平，预计电池产量每月将增长10％。最近的报告显示，电池成本在短短十年内下降了88％。就像其他两个一样，随着长期投资的增加和复合，这些成本降低没有放缓的迹象。也没有任何物理上的理由可以预期，在可预见的将来，成本削减将保持平稳。

发电的未来似乎相当清晰。在接下来的十年中，我认为可以肯定地说，现有的投资将使风能的年成本提高5％，太阳能的成本提高10％，电池的成本提高15-20％。

高压传输如何影响所有这些？电价的未来比过去更令人兴奋。在晴天期间，太阳能产量可能会超过需求，导致价格为零（甚至为负）。在晚上，电池以一定的价格提供电能。如果电池用完了，则需要将更昂贵的煤气厂放卷，并且由于摊销而减少了使用量，从而增加了成本。

抓住这些机会进行实时套利是有可能从很远的地方从其他地方进口电力。纽约的夜间电力供应可以通过新墨西哥州的傍晚太阳能或得克萨斯州北部的微风来实现。从发电的角度来看，在太阳照射的任何地方，电力都像太阳能一样便宜，这简直是可笑的便宜。在使用时，需求未得到满足，价格可能高达$ 200 / MWh，这是运行天然气的成本。如果长距离传输比汽油更便宜地传输功率，那么游戏就开始了！它可以？

该消息来源表明，长距离输电线路的资本支出成本约为1000美元/MW.km，出于多种原因会有一些差异。从亚利桑那州到纽约市的距离约为3000公里，可与其他长距离输电箱相媲美。因此，固定的电力成本约为300万美元/兆瓦。以200美元/兆瓦时的价格，输电线路必须出售15,000小时的100％容量才能达到收支平衡。加上资本成本，这将是原来的两倍。如果纽约一年中需要200天相当于2个小时的电力进口，那么要投入那么多电力将需要75年的运营时间。一年400小时（一年为8760小时）小于5％的占空比，这显然不足以提供任何回报。

也许在更平常的时间里，该线路可以用于基本负载供应？回想一下8 Minute Energy正在以$ 40 / MWh的价格出售洛杉矶的项目。如果纽约的太阳能资源是亚利桑那州的一半，那么对于具有类似负载转移能力的本地太阳能而言，$ 80 / MWh可能是一个现实成本。输电能否以40美元/兆瓦时的成本差异获利？如果持续使用100％，运营17年以上即可满足600万美元/兆瓦的资本支出和资本成本。当然，100％的使用量并不能反映出用电需求的2-4昼夜变化，但这是故意的乐观模型。也许17年足够使业务案例结束？特别是如果您的公司在施工阶段能赚钱？

啊，但是我们缺少一个重要的细节。 $ 40 / MWh的成本差异是最大的。如果人们通过以80美元/兆瓦时的价格向纽约人出售电力而赚钱，那么想象一下如果人们能够以70美元/兆瓦时的价格进行电力生产会面临成本压力。然而，按照目前的成本改善速度，还不到18个月的时间。

的确，纽约的电力价格长期以来一直比全国平均水平高，消费者的电价约为200美元/兆瓦时。假设太阳能资源相对贫乏且相对季节性，这使其比亚利桑那州（亚利桑那州）便宜5倍，亚利桑那州的消费者电价约为$ 128 / MWh。将这两种效果结合起来，得出的系数是亚利桑那州的3.2。也就是说，在纽约，太阳能+电池的价格必须便宜3.2倍，才能在亚利桑那州获得可比的经济效益。

太阳能每年便宜10％。以这样的速度，系数是3.2等于只等待12年。自2013年左右以来，太阳能一直在亚利桑那州具有压倒性的竞争力（尽管当时电池还处于起步阶段），所以到2025年，我们可以预期东北地区的太阳能使用量将开始增长。

在像波士顿这样寒冷而又沉闷的地方，只需建造5倍或10倍的标牌容量就可以使用太阳能，这似乎很疯狂，但事实证明，太阳能是如此便宜，以至于过度建造是最便宜的选择，并且项目经济学强烈青睐太阳能一种电厂或输电线路，它们的回报率都是几十年而不是几年。

让我们回到传输业务案例。在这种情况下，一些固定成本的固定基础设施正试图在急剧下降的市场中获利。回想一下，以40美元/兆瓦时的利润率，100％的产能将在短短17年内实现利润。如果$ 40 / MWh每年被压缩10％，会发生什么？现在，经过17年的努力，电力线的利润仅为300万美元/兆瓦，不到先前估计的一半。确实，此后收入几乎完全消失，终生收入逐渐降至350万美元/兆瓦。这是假设优先进入市场和100％的利用率。在浇上第一个粉底之前，它已经死在水中了。

虽然我在这里着重讨论一个特定的用例，但在美国，这种观察是普遍的。任何给定的固定基础设施都将具有成本底线，低于该底线，利用率将不会产生任何价值，风能，太阳能和电池的稳步发展最终将突破该底线。对于在特别恶劣的地方进行本地传输，到2030年代，电力传输可能会非常有利。但是总的来说，随着本地发电和存储成本的持续下降，长距离传输的相对效率低下将使其使用失宠。这将意味着在当地能源价值套利可以证明其合理使用的任何地方，屋顶太阳能电池和消费电池以及公用事业规模的太阳能+电池以及集装箱形式的市政电池的扩散。

因此，我认为可以预见的是，未来的电力将主要来自本地发电和消费，多个联合的较小电网和分布式能源（DER）构成了灵活，协调和健壮的系统。我全心投入基础设施的重大公共投资，但请明智地使用它。