【電力】美國電源結構對我國的啟示
低碳、清潔、高效是世界各國電源結構調整的共同選擇,美國作為世界最大的經濟體和發達國家,裝機規模與我國相當,且以火電為主,其電源結構調整動向對我國具有一定的借鑒作用。
美國的電源結構
美國裝機全球第一,歷史上以煤電為主,2005年氣電裝機超越煤電成為第一大電源。美國發電裝機長期居世界第一。2012年美國裝機11.58億千瓦,其中,氣電裝機約占總裝機的42.5%,其次煤電,約占29.2%,核電和水電,分別占9.2%和8.7%,風電占5.0%,油電占3.6%(見圖1)。
煤電在美國電力工業中占有十分重要的地位。美國燃煤電站多建于1980年前,美國1950年到1990年間新增裝機以煤電為主。美國政府自1987年解除了對天然氣發電的禁令后,高效、潔凈的燃氣發電裝機呈持續上升態勢。1990年美國燃氣裝機占比為4.55%,2000年增加到11.78%,2005年進一步增加到39.15%,超越煤電成為美國裝機第一大電源。20世紀初電力工業改革以來,由于建設時間短和基建成本低等原因,獨立發電商投產的電源主要是燃氣電站,以燃氣輪機單循環和聯合循環為主,主要承擔高峰負荷。
美國核電裝機全球第一,近年來發展緩慢。2012年,美國核電裝機約1億千瓦,居全球第一。美國核電站主要建于1970年到1990年間,上世紀 80年代后,隨著電力需求增速的放緩、核電建設成本的增高、審批的日益嚴格,特別是1979年美國三里島核電事故后,美國核電發展放緩。美國最近投運的核反應堆是1996年田納西流域管理局的瓦茨巴(Watts Bar)1號核反應堆。近10年來,美國沒有新增核反應堆,但由于對現有核反應堆的增容改造,核電裝機呈現緩慢增長趨勢。美國核電管制委員會(NRC)核準的核反應堆運行壽命許可一般是40年,但經其評估和批準,可以延長運行壽命。截至2010年12月,美國約60%的核反應堆獲得了20年的運行壽命延長許可,同時,美國也已關閉了19臺核反應堆。2011年年初美國強調將大力發展包括核能在內的清潔能源,日本福島核電事故后,美國表示大力發展核電的立場不會改變,并于2012年2月批準了美國南方電力公司2臺AP1000核電項目。
美國可再生能源裝機中,水電比例有所下降,風電裝機快速增長。美國水電開發較早,上世紀80年代已基本開發完畢,新增裝機以增容改造為主。由于新增裝機有限,美國水電裝機比重從1990年的12%下降到2011 年的9.8%。在美國州配額制、聯邦政府初始投資補貼、生產稅優惠和加速折舊補貼等系列扶植政策的刺激下,2005年以來,美國風電裝機快速增長。 2005年美國風電裝機僅871萬千瓦,到2010年快速增加到3913萬千瓦,2011年增加到4568萬千瓦,占總裝機的比重從1990年的0.3% 增加到2011年的4.3%。2005年以來,美國新增裝機的48%來自風電裝機。
美國靈活調節電源占比高,且呈增長態勢。美國氣電、抽水蓄能等靈活調節電源占比高。美國抽水蓄能電站開發較早,最早的抽水蓄能電站建于1929年,大部分裝機建于上世紀六七十年代。近年來,隨著燃氣輪機及聯合循環裝機的增多,靈活調節電源在總裝機中的比例逐年增加,2011年美國不考慮常規氣電、油電在內的靈活調節電源裝機占比約35.7%。
資料來源:國際能源署《電信息》。
綜上所述,美國現階段裝機以氣電為主,電源結構調整趨勢是增加風電、氣電等清潔能源裝機比重,降低煤電、油電、核電裝機比重;增加燃氣輪機、聯合循環等燃氣調峰電源裝機比重,降低常規蒸汽火電比重。