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國家能源檔案·美國風電篇:風能已成美國最常用可再生能源
2020-03-13 13:41  · 來源:國家能源報道  · 作者:  · 責編:劉澄諺

   根據美國風能協會的統計數據,風電已經為11.4萬美國人創造了高薪工作,風力渦輪機技術人員是增長第二快的職位,在未來十年內將增長96%,并且美國風電行業雇傭退伍軍人的比率是最高的,比全國平均水平高67%。美國能源信息署今年1月發布的報告表示,預計今年全美將新增42吉瓦的發電裝機(開始商業運營),其中風能和太陽能占有絕對優勢地位(32吉瓦,占76%)。從具體數據來看,風能在這些新增能源中所占比例最大,達44%,其次是太陽能和天然氣,分別為32%和22%,其余2%來自水力發電和蓄電池。綜合以上數據來看,風能在美國能源結構中的地位正變得越來越重要。

  美國陸上風電裝機概況 

  根據美國能源信息署收集的數據,美國大多數風力渦輪機都是為中等風力環境設計的。根據國際電工委員會(IEC)的定義,風力設計等級從1級(強風)到4級(極低風)。

  美國許多早期風能項目都是使用1級渦輪機在加利福尼亞州建造的,這些較早的項目需要高風速才足以發電,以抵消相對較高的安裝成本。風電技術的進步,例如更長的葉片和更高的塔架,使得在風速較低的地方也可以安裝風力渦輪機。1類渦輪機的設計平均風速為每秒10米或每小時22.4英里,極端陣風速度為每小時156英里。4級渦輪機設計用于極低的風速,平均速度為每秒6米,陣風速度為每小時94英里。

  現在,美國陸上風電裝機容量已經超過100吉瓦。其中超過一半的裝機都是在2012年以后安裝的,美國最古老的風力渦輪機位于加利福尼亞州,安裝于1975年7月,目前仍在運營。截至2019年三季度,美國有41個州安裝了風力渦輪機,德克薩斯州裝機比重最高,其次為愛荷華州、俄克拉荷馬州和堪薩斯州,這四個州占美國總風力發電裝機的一半。

  在美國,德克薩斯州擁有最多數量(1.3萬個)的風力渦輪機和風電裝機(超過24.2吉瓦)。全球平均陸上風電的平準化度電成本為每千瓦時52美元,而在德克薩斯州,未受資助的陸上風電成本僅為每千瓦時27美元。

  海上風電起步晚、發展快 

  海上風電已成為全球性行業,并且向歐洲提供了大量清潔能源。據統計,全球海上風電裝機已超過8771兆瓦(截至2014年),預計到2020年將翻一番以上。但美國海上風電起步相對較晚,第一個海上風電場于2016年完成建設。該項目耗資3億美元,裝機30兆瓦,可以為羅德島1.7萬戶居民供電。

  穩定的投資、稅收抵免對幫助該行業發展至關重要。目前,美國有13個海上風電項目,跨越10個州,處于不同的發展階段,總裝機接近600萬千瓦。海上風電是美國靠近人口中心的巨大能源,且與高需求時期(往往當時批發電價是最昂貴的)相對應。與其他類型能源相比,海上風電價格可以鎖定20年甚至更長時間,足以應對化石燃料價格波動。美國能源部認為,到2050年,美國可以安裝總計8600萬千瓦的海上風電項目,在沿海社區創造更多的就業機會。參照陸上風電的成本(2009~2014年,下降了66%),隨著美國工業規模經濟的發展,海上風電的成本可能會大幅下降。

  歐美風電行業對比 

  美國風力渦輪機的效率大約是德國平均水平的兩倍。由于美國擁有世界級的風能資源,其風能成本遠低于歐洲。

  歐洲規定可再生能源的固定價格高于市場價格,并要求電網運營商在使用其他資源之前優先使用風能。這兩項政策在美國都不存在,這是美國的生產和市場政策相結合的結果。在減少污染和溫室氣體排放方面,大量的風能在歐洲得到整合,減少了歐洲大陸的污染。舉例來說,風能正在穩步減少德國的碳排放量,如果德國不關閉核電站的話,減排量還會更大。如果用風力發電代替德國的天然氣發電,可節省4000億立方英尺的天然氣,占德國從俄羅斯進口天然氣總量的三分之一。其他歐洲國家平均大約有15%~30%的電力來自于風能,這使得它們的電力部門在過去十年中減少了大約一半的碳排放。預計到2030年,美國20%的電力來自于風力發電。風能已成為減少碳污染最快、最便宜、規模最大的方法之一,相當于減少4300萬輛汽車的碳排放。

  風電行業的未來規劃及風險 

  根據美國能源信息署的數據,國內運營商計劃在2020年實現新增18.5吉瓦的風電裝機,超過2012年創下的紀錄:13.2吉瓦。超過60%的裝機(約11.2吉瓦)計劃在年底上線,即2020年11月和12月。預計五個州將占2020年新增風電裝機的一半以上:德克薩斯州占32%,其次是俄克拉荷馬州(6%),然后是懷俄明州、科羅拉多州和密蘇里州將各占5%。

  由于生產稅抵免(PTC)將于2020年底到期,這將推動風電裝機大幅增加。生產稅抵免的優惠政策逐步退出的影響還體現在2019年上線的新增風電裝機上,美國能源信息署預計去年新增風電裝機為11.8吉瓦。風能的蓬勃發展之下也有隱藏的風險,其中最主要的是美國與其他國家的貿易摩擦對進口關稅的影響。根據美國風能協會的簡報,關稅導致全美2.1萬個風能相關崗位暴露在風險之中,主要集中在農村地區。美國對鋼鐵和鋁零件產品的關稅會嚴重影響到美國制造商,從而產生連鎖效應。美國風能協會首席執行官湯姆·吉爾南表示:“我們非常擔心關稅對就業的影響。如果不是受到當前關稅的影響,我們會雇傭更多的人。如果實現總統提議的增加關稅,這會進一步減少我們的增長速度,導致風能行業的就業人數下降?!?/p>  

 

  

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