betway88官网

风力影响 (第四部分 -- 补贴和排放)

作者肯特 · 霍金斯-2012年9月25日

这篇文章是关于将工业规模的风力发电厂强加给电力系统的不利后果的五部分系列文章的一部分。该系列表明,在发电领域,尤其是风力发电领域,推行新的可再生能源政策是没有正当理由的。

这篇文章提供了更多关于补贴和排放考虑的信息,概述了第一部分。零件IIIII处理成本影响。本周四的第五部分将集中在许多其他问题上,全面描述风力在所有方面的不可取性和不可行性。

第一部分还提供了本系列其余部分的链接。

补贴

因为补贴问题经常被提出,与风力发电厂和其他发电厂的补贴问题进行比较,所以不管绝对数量如何,在兆瓦时的基础上展示它们的影响是合适的。与产生有用产出相关的补贴是重要的考虑因素,因为这是电力的产生、使用和支付方式。表 IV-1 显示了这一点,但是在风力发电厂所有者体验的水平上,不是风对社会的全部代价,即包括风力平衡设备和独特的风力电网投资。请注意非常高的风力补贴,尤其是相对于这种有限的成本观点。

表 IV-1 水平化成本 (对于正在评估的新工厂) 和补贴 (美元/兆瓦时)

T IV-1

补贴来源:“确凿的事实: 能量入门

这种无效的、肤浅的风能补贴观点出现将风力与煤炭和天然气发电厂的 “成本” 相同,尤其是低于核能。如第三部分所述,如果不考虑全部风力成本,就不能进行比较。请记住,当声称风力与上述其他世代植物类型竞争时。

根据需要要求高额补贴,因为风能被认为是一项新技术,因此需要支持来鼓励改进,就像其他发电技术一样。首先,风力是一项已经使用了数百年的旧技术,目前的风力涡轮机基本上只是 “现代化” 的版本。在提高从风能到电能的转化能力方面,没有太多可以改进的地方,尤其是在给电网供电的风力发电厂的工业规模层面。因为风力涡轮机是非常机械的,唯一可用的方法是不断增加今天正在实施的已经庞大的风力涡轮机的尺寸。然而,考虑到结构方面,这是一个微不足道且不可取的考虑,很难证明补贴是正当的。

最后,补贴的论点有时被风能所代表的巨大的能源潜力所支持,事实的确如此。反对这种推理的两个最重要的论点是 (1) 能源的高度扩散性质使得它对今天的发达社会毫无用处 (那些想要更多关于这一重要方面的信息的人可以看看这些来源这里,这里这里),结合 (2) 转换技术已经达到其价值极限的现实。作为一个例子,太阳能是一个不同的考虑,因为改进转换技术的可能性,并且在一个真正的分布式发电环境,但这超出了几十年来商业化应该关注的范围。

排放

这提出了一个有争议的问题,即风力发电厂提供的减排水平,考虑到所有因素,这一问题从未最终确定。此外,没有公布精确的,每分钟,单个工厂的实际排放量。一般来说,目前报告的排放信息只是基于使用假设和简单算法的计算的估计。在某些情况下,进行实际测量,但并不比国际能源机构(见 35 页)。爱尔兰可持续能源管理局的一份报告,“爱尔兰的可再生能源”,在附录 1 中也令人耳目一新地认识到现有报告方法的局限性。

将风力发电持续不稳定 (在较短的时间内) 和不可靠 (在较长的时间内) 引入电力系统是不可避免的后果。其他发电厂必须对风的随机每分钟波动以及长期缺席和外观做出反应。实际上,风力是电力系统的另一种负载形式,除了需求的 “正常” 变化之外,还必须对其做出反应。这迫使其他发电厂的运行效率低于它们在 “正常” 运行中提供现代社会所需要的稳定、可靠的电力供应。

在短期内,这两种资源 (需求和风) 的结合的结果是一组相当随机的波动,比各自的波动具有更大范围的可变性, 这随着风的穿透而增加。请不要从假定的 “统计学教授” 那里进一步评论,实时两个这样的随机事件的组合是两个输入的平方和的平方根。

换句话说,风力对频率调节控制提出了更大的需求。尽管没有太多的报道,频率调节发电厂似乎比正常的短期需求变化不存在时消耗更多的燃料和产生更多的排放, 即使实际的 “平均” 发电量在频率调节操作期间比正常、稳定的操作条件下要少。

似乎一家国际能源咨询公司,KEMA,对此进行了报告,如本报告所示研究来自荷兰,KEMA 的故乡。这一参考也在另一个 KEMA 中引用研究(页和注释 1。)。这些人声称,短期循环煤和天然气工厂增加了这些工厂正常运行的燃料消耗 (因此排放),尽管它们在循环过程中产生的电力较少。我试图从两大洲的 KEMA 获得这一两次被引用的研究的副本,但没有成功。

这里有一个简单的类比。想象一下,以每小时 55 英里的正常 (省油) 速度在一条主要高速公路上驾驶一辆汽车。这符合化石燃料工厂的正常运行条件,但忽略了正常的短期需求波动。现在想象一下同样的情况,但是引入重复的,并且在短时间内连续的,应用刹车来快速降低速度,比如每小时 45 英里, 然后按压气体加速回到每小时 55 英里,或者各种各样的组合和范围。这对应于高于正常需求波动的风力波动的影响。现在想象一下,刹车和加速器的应用的变化率被放大到 3 的功率。这是因为对于风力涡轮机来说,风速加倍会增加 8 倍的电力输出,而将风速降低一半会减少 8分之1 倍的电力输出。你认为会对汽车的油耗、排放和发动机、变速器和其他运动部件的磨损产生什么影响?

现在走出这个类比,从不同的角度重新进入。这个思想实验中的汽车现在是风力生产,而不是对其做出反应的风力平衡工厂。考虑对你周围其他 “正常” 交通的影响。这代表了将风力发电厂引入电力系统的影响的更高层次的观点。

关于工厂启动和关闭以适应更长时间的风的变化,看起来较新的工厂这样做更有效率。随着时间的推移,这不应分散人们对这种需求频率的现实的注意力,也不应分散一些现有工厂在引入风的情况下被迫这样做的必要性。声称未来风力预测的改进可能在这里提供一些帮助,但这应该是相对边缘的。客观地说,从天气预报的角度来思考。

由于我所回顾的对风排放影响的所有分析都是不完整的,这促使我开发并继续完善一个计算器,用于化石燃料和风力发电厂的排放节约。[1] 计算器的目的是为所需考虑的范围提供一个框架,并使用相当直接的计算来显示风的影响。我根据不同的输入假设产生了一系列结果。上述假设是由于缺乏足够的数据所必需的。我相信,当那些知道、不能或不会说出来的人最终承认时,对风最不利的事情将会得到证实 (出于各种原因), 那些不知道也可能不希望知道的人。

我可以在这个问题的各个方面提供广泛的参考,但这在今天解决不了。这本身应该让读者停下来关注这个重要的主题。

考虑到所有这些,我不可避免的立场是,风力发电厂在电力系统中的存在无助于节省燃料或排放,实际上可能会增加这些。

减排成本

比较这些情景的一个重要考虑因素是它们减少排放的相对能力,以及相关的化石燃料消耗和这样做的相关成本。至于上述分析,这也采取了基于年新工厂信息的方法,并将其扩展了 40 年。正如我们所看到的,除了一些风力场景/选项之外,这相当于 19.2 太瓦时的发电量。如前所述,在 15 年的风力点有以下选择:

  • 选项 1.-移除且不替换风力发电厂。在这种情况下,风力发电独有的天然气厂和电网变化可能代表滞留成本,或者它们可能在正在进行的发电船队组合中有用,或者这两种考虑的某种混合。在本分析中,更有可能的全部滞留成本包括在第三部分,表 III-3 和 5 中。这些情况下 15 年的风力产量分别为 2.2 和 7.2 太瓦时。
  • 选项 2。-根据 15 年的容量对新风电厂进行再投资。在这种情况下,天然气厂和电网的变化将需要独特的风。新的风力发电厂将以每 15 年的间隔承担实施成本,并在每 15 年期间产生相同数量的电力。成本如第三部分所示,表 4 和表 6。40 年来这些情况下的风力生产分别为 5.7 和 19.2 太瓦时。

在所有情况下,假设风力发电厂安装的固定成本和每种情况下的所有成本,同样的风力发电水平成本率将适用。任何想要更精确结果的人,假设一些成本会增加而另一些会减少,可以通过比这里提供的更广泛的分析来做到这一点。同样,这种增加的精度不太可能实质性地改变结果。例如,更高的天然气价格将影响所有三种天然气和风的情况。

在非风力方案中,总成本可以通过乘以 19.2 TWh x 10 来确定6(转换为 MWh) 通过每 MWh 的水平成本。风的方案成本在第三部分中确定,该成本可以除以公司2每种情况下节省的排放量。

正如第一部分已经解释过的,我工作的基础是,以相当精确的方式近似正确比错误更好。

表 IV-2 提供了场景的结果,假设煤电厂在所有场景中被替换。如果更换其他工厂类型,例如水电和核电,排放节约会更少。请参阅此帖子关于的问题循环核电站。在这两种风场景中,CO 的范围2排放量储蓄率从 0.1 吨/兆瓦时 (储蓄除以 0,每兆瓦时的节约成本得到无穷大的答案),以及慷慨的 0.3 吨/兆瓦时。如果这对风能来说似乎是不合理的惩罚,请回顾上面关于 “排放” 的部分。

首先一些示例计算。减排的基础被认为是生产二氧化碳的燃煤电厂。2排放量为每兆瓦时 1.1 吨。对于 0.5 吨/兆瓦时的天然气厂排放率,排放率节约率为 1.1-0.5 = 0.6 吨/兆瓦时。因此,对于天然气厂的情况,40 年来的减排是:

天然气厂减排节约 = 0.6 (吨/MWh) x 19.2 (TWh) x 106(转换为 MWh)=11,500,000 吨或 1150万吨

在风力/天然气方案中,假设风力发电厂被替换,风力发电厂的减排率为 0.1 吨/兆瓦时,减排率为:

节风 = 0.1x5.7 (TWh) x 106(转换为 MWh)=570,000 吨或 60万吨

表 IV-2-CO2相对于现有燃煤电厂的减排和相关成本

T IV-2

通过这些措施,风力更贵,每吨二氧化碳要贵几千美元2比核能或天然气更省。更现实的风场景/选项是 “不可替代” 的,因为当现实下沉时,对风的支持无法持续。

请注意,任何对化石燃料工厂征收碳税的设想都不会使风力发电厂的减排成本与核能和天然气相同, 除非这样的税是每吨数千美元。就核能而言,风能的支持者也可能试图证明额外成本是合理的。请记住,我使用了比 DOE/EIA 高得多的实施成本来提供这种可能性。此外,这种对风力平衡设备的税收应该由风力来承担,所以这有点像 “旋转木马”。

在这个分析中,所有的工厂都被给予了他们生产的 TWh 的好处,即使这包括了能源投入部分。从工厂生产的角度来看,扣除 EI 的电能成分后e会扩大两种风和其他场景之间的差距。

对美国的影响

记住以上信息是基于 0 年的 1 TWh。表 IV-3 将这一信息转化为基于 2010年发电量 4,000 太瓦时的美国案例。同年美国 2010 公司2电力生产造成的排放量为 2,389 吨。[2]

表 IV-3-对美国的影响

T IV-3

追求风作为公司最有可能的结果2减排战略是没有替代选择的风/天然气方案,因为它应该在 15 年的时间框架内证明风不是一个可行的政策。越快越好。

用于比较目的风/天然气和替代方案更加公平,因为这是风穿透的现实极限,所有被评估的工厂都在 40 年的时间内生产。最好的情况是,在风力发电厂的使用寿命中,风力节约最有可能在百分之几的范围内,花费 7.6万亿美元, 相比之下,同样成本的核能减排 88%,天然气减排 48%,节约 5.6万亿美元。

下一个

第五部分将简要回顾风力发电厂的许多其他不良方面,如果是基本的可行性案例 (技术、财务和运营),所有这些都是不必要和不可避免的因为风是正确评估的,当然还有一些结束语。总之,我们必须停止支持风力发电厂实施的愚蠢行为,并且像工业规模、低质量、给电网供电的电能来源一样。


[1] 计算器有许多反映变化和改进的帖子,这些帖子没有改变结果的性质。以下是按外观顺序排列的相关帖子。

正如最初介绍的,它不可否认地包含了一些 “小故障” //www.dstacked.com/2009/11/wind-integration-incremental-emissions-from-back-up-generation-cycling-part-i-a-framework-and-calculator/

第一个系列中的其余帖子是部分II,III,V,提供第一组更新。

进一步的更新 (包括访问最新版本的链接) 和分析在两部分系列开始时提供这里

[2] DOE/EIA (2010)。“电力年度 2010 数据表” http://www.eia.gov/electricity/annual/html/table3.9.cfm

4 条评论


  1. 电力工程师

    我调查过的一些风力研究的成本在本分析的低端,但仍然是天然气发电成本的许多倍。12GW 总计 (离岸 1/3 公里) 的成本达到 63B 美元,包括 4700 英里 500Kv 传输电路的美元。这相当于每千瓦时 25 美分,其中每千瓦时 6.8 美分用于传输。(你可以以低于传输成本的价格建造一个燃气轮机并为其提供燃料)。

    但是由于你仍然需要燃气轮机作为备用,你只节省燃料成本或大约 2-4 美分/千瓦时。
    花 25 美分买风能来节省 2-4 美分的天然气。多划算啊!!

    你也可以用 5 亿美元建造 4 千兆瓦的燃气轮机来取代旧的低效机组,而不是用 6 亿美元建造 12 千兆瓦的风力发电,从而消除同样数量的二氧化碳。我怀疑这个国家的许多地方也存在类似的情况。

    在这种情况下,风力减少二氧化碳的成本为每吨 450 美元,大约是瓦克斯曼 · 马基分析中使用的 30 倍。

    成本差距如此之大 (风力是它所取代的燃料的 5-10 倍),以至于人们不需要对所有的操作问题等进行复杂的分析来展示它的愚蠢。

    回复

  2. 肯特 · 霍金斯

    电力工程师

    感谢您的评论,欢迎您的评论。

    我并不惊讶你检查的成本在我的结果的低端。例如,在传输的情况下,除了那些高压传输线路的成本之外,还有其他的成本,我怀疑它们本身的完整性需要更仔细的检查。第二部分提供了更多关于电网方面的信息,包括假定的 “智能电网” 的问题 (以及智能电表的成本)。我看到了一份主要制造商的报告,该报告非常有效地概述了上半年的所有问题,然后在下半年提供了他们可以提供的所有网络解决方案来解决这些问题。

    有趣的是,战斗小组关于 “改变美国电力工业” 的报告 ( http://www.brattle.com/_documents/UploadLibrary/Upload725.pdf ) 不能可靠地预测支持可再生能源的影响程度。鉴于电网变化的复杂性和未知因素,这一点需要理解,包括 “智能电网” (包括需求管理) 组件。

    我认为可以肯定地说,没有人知道 30-50 年后电网会是什么样子,更不用说成本了。我还建议我们可以花相当多的钱在过早的计划上,仅仅是为了支持不可调度的可再生能源,这可能会成为搁浅的成本。在这方面,我已经尽我所能概述了我估计的原因。我承认有意识地犯了偏高的错误,但我发现很少有综合分析,我认为历史告诉我们最好在这些事情上估计偏高。

    我赞同你关于成本的评论,光是成本就足以证明这一点。然而,我在这里的方法是认识到,理解这些其他问题以正确理解总成本和其他影响是很重要的。除非这样做,否则这种方法会变成一餐,并受到这样的争论,即好处如此之大,以及任何其他无关紧要的缺点,以至于几乎任何成本都可以接受 -- 并且, 哦,顺便说一句,不管怎样,你的费用是有争议的。故事结束了。

    总之,我相信任何支持或反对风的论点都必须在我试图提供的广泛框架内,这并不适合简单的分析。但是数学是简单的,这是应该的。

    回复

  3. 肯特 · 霍金斯

    迈克尔

    不错的尝试。

    由于它们在短时间周期 (分钟) 内的高度可变和随机生产,风能和太阳能光伏不能用统计方法来评估实时事件进行真实或正确的分析。这种统计方法隐藏了实时影响,电力系统必须实时平衡负荷和发电 (同样是几分钟)。

    为了说明,我已经对 BPA 的风力性能做了一些分析,每隔 5 分钟 (这仍然掩盖了一些更大的波动性) 和 14% 的风力穿透能量,这表明, 从统计学上讲,负载减去风与单独负载增加的标准偏差是 26 兆瓦。然而,实时效果显示每天超过 8 个实例 (平均每三小时一个) 超过这个水平的三倍 (三个标准差), 每天一次 (平均再次) 超过 200 兆瓦,超过 8 个标准差。请注意,随着时间的推移,这些事件的 “平均值” 并不意味着它们的发生不能更加集中于实时。如果你想避免严重的后果,风力发电中的 “黑天鹅” 比设计用来处理的统计方法还要多。为了获得真实世界的经验,请与金融业谈谈这一点。

    统计分析是基于所有事件的 99.7% 分布包含在三个标准差中的假设。因此,双酚a 分析表明,三个标准差应该只排除 7 个 “黑天鹅” 或非常事件。在这段时间里,这个数字有 52 倍或 7 倍以上。这表明,在这里应用与我们的电力系统相关的统计分析是有问题和风险的,我们的福祉很大程度上依赖于电力系统。

    为了在电力系统中使用可靠的、可调度的发电厂 (风能和太阳能光伏都不是) 的基础上规划储备要求,统计方法有一定的价值。

    尽管如此,风能和太阳能光伏性能的统计分析可能会有一些价值,如果仅限于提供它们使用的相对影响的一些指示 (1) 在司法管辖区之间,以及 (2) 例如,在时间段和风与太阳能光伏渗透之间的管辖范围内。但是,这一点很重要,它对于绝对值的确定是无效的,特别是所需的实际储量,对风力平衡工厂的压力,更重要的是,对排放的压力。

    我应该把你介绍给 “统计教授”,他不久前在评论中试图说服我,统计方法适用于实时风力性能的分析,声称 “方阵和的平方根” 公式恰当地捕捉了结合两个随机序列的实时效果 -- 在这种情况下,风、荷载和荷载的网是单独的。也许你已经认识他了,在这个问题上有着相似的想法。

    简而言之,你既没有证明你的情况,也没有证明我的情况。

    看起来这个问题不会消失,所以为了得到更完整的回应,我必须考虑在时间允许的情况下完成 BPA 分析。

    回复

留下回复