美國電力系統(tǒng)是全球最龐大、最復(fù)雜、最昂貴的系統(tǒng)之一，但美國電網(wǎng)的核心基礎(chǔ)設(shè)施已相當(dāng)陳舊。其中近500吉瓦裝機，也就是大約半數(shù)的現(xiàn)存火電裝機（包括燃煤、燃?xì)夂秃穗姀S）很可能將在2030年退役，因此造成的巨大容量缺口急需新的投資來填補。

要替代這些行將退役的發(fā)電設(shè)施，競爭性電力市場中電力公司和商業(yè)發(fā)電運營商的默認(rèn)選擇將是投資新的燃?xì)怆姀S。燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)至今已相當(dāng)成熟，并且與即將退役的老舊發(fā)電設(shè)備相比具有更高的經(jīng)濟效益，尤其是在近期天然氣價格持續(xù)走低的情況下（雖然仍有波動）。然而，由于退役設(shè)施規(guī)模過于龐大，要在2030年前用新建燃?xì)怆姀S替代全部退役裝機，美國電力系統(tǒng)需要高達約5000億美元的投資。同時，這一投資還意味著4000到5000億美元額外的燃料成本，并造成50億噸二氧化碳排放。

幸運的是，新建燃?xì)怆姀S并不是美國電力系統(tǒng)唯一的選擇。落基山研究所在近日發(fā)布的最新報告中評估了“清潔能源資源組合”，可再生能源與分布式能源資源（DERs）或能為電網(wǎng)提供與新建燃?xì)怆姀S相同的服務(wù)。落基山研究所的分析發(fā)現(xiàn)，由于近期可再生能源及分布式能源資源技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展及其成本的迅速下降，與新建燃?xì)怆姀S選項對比，清潔能源資源組合能夠帶來大量的成本節(jié)約并顯著降低投資風(fēng)險，同時還不會產(chǎn)生相關(guān)的二氧化碳排放和空氣污染。更加引人注目的是，清潔能源資源組合的新建成本仍在快速下降，很可能在未來20年內(nèi)降低到比高效燃?xì)怆姀S運營成本更低的水平。對于已經(jīng)確定計劃投入1000億美元新建燃?xì)怆姀S的電力市場投資者和用戶而言，這無疑預(yù)示著極大的投資風(fēng)險。

不同案例研究均顯示顯著的成本節(jié)約

落基山研究所對全美各地四個計劃中的新建燃?xì)怆姀S項目提案進行了分析。這些案例包括2座計劃以高利用率運行的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C（CCGT）電廠，和2座計劃在峰值時段運行的燃?xì)廨啓C電廠。這些待建電廠項目位于全美各地的不同區(qū)域，其可用資源、資源成本、氣候與天氣決定的用電需求及用戶基礎(chǔ)均不相同。

在這四個案例中，落基山研究所均發(fā)現(xiàn)清潔能源資源組合具備與燃?xì)獍l(fā)電相同的成本競爭力，同時也能滿足電網(wǎng)服務(wù)和系統(tǒng)可靠性的所有要求。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)成本預(yù)測，且不計算政府補助的前提下，研究發(fā)現(xiàn)其中三個案例中，針對具體區(qū)域設(shè)計的清潔能源資源優(yōu)化組合的成本比待建燃?xì)怆姀S成本要低8%-60%。僅在一個案例中，清潔能源資源組合的成本略高于待建燃?xì)怆姀S。然而，進一步的分析表明，保守的碳價（低于每噸8美元）或可行的社區(qū)規(guī)模太陽能成本下降幅度都可以輕松逆轉(zhuǎn)這一結(jié)論。類似地，可再生能源和儲能技術(shù)成本再經(jīng)過兩年的成本下降也將足以彌補清潔能源資源組合與燃?xì)怆姀S的成本差距。

圖1：四個案例分析中清潔能源資源組合凈成本與計劃中燃?xì)怆姀S成本對比

我們在研究中還應(yīng)用了大量保守性估計，高估了清潔能源資源組合成本并低估了其產(chǎn)生的效益。此研究使用了基于具體資產(chǎn)的計算方式，因此可能忽略了通過系統(tǒng)層面整體規(guī)劃可能實現(xiàn)的規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)所帶來的成本節(jié)約。我們也并未將清潔能源資源組合可帶來的多種效益計入分析，包括現(xiàn)存的政府補貼（如稅收減免政策）、碳減排量、燃料價格波動降低以及輸電配電層面效益等。

價值3500億美元的投資機遇

將分析范圍擴大到整個美國市場，落基山研究所發(fā)現(xiàn)美國電網(wǎng)可在新建燃?xì)怆姀S投資和運營成本上避免至少3700億美元投資，并可以將這些成本節(jié)約中的一部分用來投資可再生能源及分布式能源資源。

落基山研究所模擬了在2030年前替代超過半數(shù)退役熱電裝機的資源組合情景，該情景能夠為電網(wǎng)提供同樣的能源供給、峰值容量和彈性服務(wù)，并對可再生能源和分布式能源資源利用率做了相對保守的估計。這一發(fā)展路徑可在2030年前為可再生能源及分布式能源資源市場帶來3500億美元的投資機遇，并在同一時段內(nèi)避免35億噸二氧化碳排放。

圖2：2018至2030年間清潔能源資源組合在美國的市場機遇

燃?xì)怆姀S將面臨盈利風(fēng)險

除了顯示出重塑美國電力部門投資方向后可能帶來的成本節(jié)約機會外，我們的分析還揭示了現(xiàn)有及未來投建將可能在短期內(nèi)面臨的盈利風(fēng)險。由于可再生能源和電池儲能技術(shù)的成本預(yù)計將持續(xù)下降，我們預(yù)測經(jīng)清潔能源優(yōu)化資源組合成本將在未來20年內(nèi)下降約40%。根據(jù)天然氣價格的不同走勢，不斷下降的清潔能源資源組合成本將在2026年（如果天然氣價格因潛在液化天然氣出口市場發(fā)展而上漲到2003-2008年間平均水平）或2040年左右（如果天然氣價格一直保持當(dāng)前的低價水平）達到比高能效燃?xì)怆姀S運營成本更低的水平。

也就是說，在未來的10到20年里，新建全新清潔能源資源組合的成本很有可能會比運營當(dāng)前已建燃?xì)怆姀S的運營成本更低，同時提供與燃?xì)怆姀S相同的電網(wǎng)服務(wù)。這將導(dǎo)致美國燃?xì)怆姀S運營小時數(shù)的減少和收入的降低。在評估價值數(shù)十億美元的新建項目投資中，新建燃?xì)怆姀S的投資者們應(yīng)認(rèn)真地考慮這一新興趨勢。

圖3：2020-2040年間聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C運營成本與清潔能源資源組合平準(zhǔn)化成本對比

迅速行動可抓住機遇并規(guī)避風(fēng)險

目前美國電力系統(tǒng)已公布的將于2020年代中期前投資超過1000億美元的新建燃?xì)怆姀S。為避免這些投資給商業(yè)電廠投資者（在開放市場中）或電力公司用戶本身（在垂直一體化的州中）在將來造成資產(chǎn)擱淺風(fēng)險，我們必須迅速行動起來。為了抓住這一機遇，監(jiān)管部門、市場運營商、電力公司與技術(shù)供應(yīng)商都應(yīng)該發(fā)揮各自的作用。

州監(jiān)管部門應(yīng)認(rèn)真評估新建燃?xì)獍l(fā)電設(shè)施成本回收的替代選擇，充分考慮替代方案的最新價格和功能數(shù)據(jù)，包括電池儲能技術(shù)、電力公司規(guī)模及分布式太陽能光伏技術(shù)、新一代需求靈活性技術(shù)以及有針對性的能效項目等。

市場運營商和州監(jiān)管部門應(yīng)尋求最具成本效益的項目來提供投資激勵。在開放的市場中，市場運營商可開發(fā)有助于分布式能源資源應(yīng)用的產(chǎn)品，以及不會將成本效益愈發(fā)明顯的技術(shù)與熱力發(fā)電產(chǎn)品概念相混淆的產(chǎn)品。在垂直一體化市場中，監(jiān)管部門可調(diào)整電力公司商業(yè)模式，停止對電力公司自有資產(chǎn)的傾斜，打造電網(wǎng)服務(wù)競爭性市場。

電力公司可以變革其資源規(guī)劃和采購方式，以準(zhǔn)確反映可再生能源資源和分布式能源技術(shù)的價值，并將技術(shù)應(yīng)用和部署的“軟成本”降到最低。長久以來，電力公司規(guī)劃方式都依靠大規(guī)模發(fā)電設(shè)施投資來滿足不斷增長的用電需求。但如今，用電需求已趨于平緩，且大規(guī)模發(fā)電設(shè)施也不再是最具成本效益的投資選項，因此電力公司應(yīng)抓住這一機遇，通過自身改革來反映市場新常態(tài)。

技術(shù)和服務(wù)供應(yīng)商可以提供可滿足電網(wǎng)需求的資源組合，包括單獨技術(shù)供應(yīng)或作為優(yōu)化組合的部分，并繼續(xù)降低那些阻礙集中供應(yīng)資源組合發(fā)揮成本效益的軟成本。服務(wù)供應(yīng)商還可以通過公開透明地分享經(jīng)驗與最佳實踐來提高用戶對非傳統(tǒng)解決方案（如基于換流器的可靠性服務(wù)）的信心。

如果失去了當(dāng)前投資周期的機遇，美國有可能將在長時間內(nèi)付出巨額成本和大量碳排放的代價。而通過充分利用清潔能源資源不斷提高的經(jīng)濟效益，美國電力行業(yè)可以避免因新建燃?xì)怆姀S及相應(yīng)燃料成本而鎖定的至少3700億美元投資，并優(yōu)先利用這些投資發(fā)展清潔能源資源，在2030年前避免35億噸二氧化碳排放。