清洁能源正在赶上天然气

在我们致力于扩大可再生能源的同时，天然气意味着成为这座桥梁，这是一种减少煤炭排放的方法。(从煤炭到天然气的转变是过去几年美国排放量下降的主要原因。)

天然气作为桥梁，似乎拥有舒适的未来。首先，它将取代煤炭和核“基荷”工厂，然后，随着可再生能源的增长供应大部分电力，它将提供灵活性，填补可变可再生能源(风能和太阳能)不足的空白。通过发挥这些多重作用，天然气将长期存在，并证明在21世纪下半叶有用。它将享受漫长而缓慢的退出。

或者故事如此。

然而，在2015年左右，气体上升仅仅五年之后，这种叙述的复杂性开始出现。首先，风能和太阳能成本到目前为止下降得如此之快，以至于他们现在正在削减越来越多地区的新天然气成本。然后电池 - 可以“固定”可变的可再生能源，减少对天然气灵活性的需求 - 也开始变得比任何人预期的更快。它发生得如此之快，以至于在某些有限的情况下，太阳能+储存或风能+储存已经比新的天然气工厂便宜，并且能够发挥所有相同的作用(甚至更多)。

天然气发电的成本与天然气的商品价格挂钩，天然气本身就是不稳定的。可控，可储存的可再生能源的价格仅限于技术成本，这些成本正在下降，下降，下降。最近的预测表明，建立新的可再生能源+储存可能比到2035年继续运营现有天然气工厂更便宜。

特斯拉正在南澳大利亚将电池与风电配对。 特斯拉这意味着今天建造的天然气工厂在其额定寿命之前可能会失去竞争力。它们可能成为“搁浅的资产”，使公用事业纳税人和投资者承担过早退役的代价。

与此同时，天然气的环境声誉受到一系列报道的影响，最近一项科学研究表明，天然气的生命周期甲烷排放量远高于此前估计，并且几乎可以消除任何气体优势天然气对煤炭的影响，使其成为无处可通的桥梁。(请参阅作者兼活动家Bill McKibben对此进行广泛探索。)

即使甲烷排放量减少，也不能减少到零。到本世纪中叶，美国需要完全脱碳 - 达到零净碳排放。除非建立大规模的基础设施来捕获和掩埋其碳排放，否则天然气根本不符合净零碳的未来。除非发生这种情况，否则最终必须消除天然气。

幸运的是，有好消息。虽然现在说我们已经到达天然气桥的尽头还为时过早，但我们或许可以说结束已经出现 - 有点朦胧，但如果你眯着眼睛就可以看到它。

以下是这篇文章的内容。我们将看看近期可再生能源和储存相对于天然气的价格。我们将通过几个最近的监管机构或公用事业的例子来反对天然气或持久的政治反击以支持它。然后我们将查看最近的一些试图量化天然气威胁的报告。然后我们将以一些重要的结果来总结。

关于天然气厂的快速说明

作为背景：新的天然气发电厂有两种口味。联合循环燃气轮机(CCGT)运行两个连续循环 - 首先在有效的喷气发动机中燃烧天然气，然后捕获废热以运行二级蒸汽发生器 - 并且更有效，通常更便宜，并且更频繁地运行。开式循环燃气轮机(OCGT)效率较低，产生更昂贵的动力，但速度更快。他们在电力需求高峰期间跳入 - 因此，“peakers。”

击败CCGT主要是成本问题; 一旦它们变得足够便宜，风或太阳能可以自己做到这一点。打击peakers并不仅仅需要便宜，它需要快速，灵活和可分派。为此，您需要存储空间。

可再生能源和存储变得越来越便宜

根据咨询公司Lazard的说法，在许多情况下，即使没有补贴也没有考虑环境效益，一些可再生能源的全能“ 平均化能源成本”(LCOE)已经低于许多化石燃料的LCOE。是最便宜的能源，公用事业规模的太阳能与最便宜的天然气竞争。

拉扎德(这些是2017年的价格;从那时起成本持续下降。)

在中西部，风是最便宜的。在西南地区，太阳能是最便宜的。随着成本持续下降，可再生能源击败新CCGT的领域将会增长和扩散。

与此同时，存储正在引人注目的气体发动机范围内移动。Peakers的价格范围从每月8.18美元/千瓦(根据咨询公司Brattle Group)到每月15美元/千瓦(最近提出的Entergy工厂)。与最近公用事业公司NVEnergy的征集相比，后者引发了50兆瓦4小时存储项目的出价，每月低至6.11美元/千瓦。(这是30%的联邦税收抵免，所以“真正的”价格是8.72美元/千瓦月，仍然是最便宜的峰值。)

值得注意的是，除了价格之外，电池还有其他优势。他们的建设速度更快。一个天然气工厂需要三到五年，而埃隆马斯克承诺南澳大利亚他将在100天内建造世界上最大的电池银行，或者它将是免费的 - 他交付。

电池还可以为电网提供一系列其他服务，如电压支持和频率调节，比天然气电厂更快，更精确。它们可以缓解电网拥堵并帮助避免新的基础设施投资。

“虽然目前的电池存储化学品可能无法完成所有与天然气相同的工作，”能源存储协会(ESA)首席执行官Kelly Speakes-Backman告诉我，“存储技术组合可能能够解决大多数相同的功能，特别是随着持续时间更长的化学成分的出现。“

在寻求资源以满足预期的峰值需求时，公用事业公司仍然经常违约天然气工厂，但随着存储变得更便宜，这种情况正在发生变化。许多公用事业公司越来越怀疑天然气，并倾向于技术中立的招揽。(ESA有关于如何将存储集成到规划中的公用事业指南。)

许多州(包括加利福尼亚州，马萨诸塞州，新泽西州和纽约州)已经通过了存储任务，迫使公用事业公司采购存储。联邦能源监管委员会最近发布了第841号命令，该命令要求所有美国主要能源市场允许储存平等参与。

时代在变。让我们来看看一些监管机构和公用事业公司如何应对这些变化的动态。

一些监管机构和公用事业公司正在重新考虑天然气

在全国各地，监管机构和公用事业的例子都出现了，要么拒绝新的天然气工厂，要么通过抵抗来抵抗建设。天然气可能仍然是许多公用事业公司的默认选择，但环保主义者并没有让他们轻率地做到这一点 - 在美国几乎任何地方建立天然气工厂都很困难。

今年3月，亚利桑那州监管机构采取了前所未有的措施，拒绝了该州主要公用事业公司的综合资源计划(IRP)。他们引用过多依赖天然气和搁浅资产的风险。然后，他们对大于150兆瓦的新天然气工厂进行了为期九个月的暂停，并要求公用事业公司对可再生能源和储存的高渗透率进行建模。(这是一个由共和党人组成的公用事业委员会，在一个没有可再生能源授权的州。)公用事业公司现在正在积极地寻求储存。

亚利桑那州一个太阳能覆盖的停车场。 存在Shutterstock在明尼苏达州，一位行政法法官最近建议公共事业委员会拒绝明尼苏达州电力公司申请建立一个巨型天然气厂(Nemadji Trail能源中心)，因为公用事业公司没有充分考虑清洁替代品。

在新奥尔良，Entergy最近获得了市议会的批准，在该市建造了两座新的天然气工厂，但这只是在一场激烈的抵抗运动之后。(该公司随后因为支付人员出席公开会议和支持工厂而遭到破坏。)

在科罗拉多州，该州最大的公用事业公司Xcel Energy 提出了关闭两个州煤电厂的计划，并用一揽子清洁能源 - 一些有史以来最便宜的 - 和零天然气取而代之。

今年6月，密歇根州第二大公用事业公司Consumers Energy 提交了一份IRP，其中包括5,000兆瓦的新太阳能，550兆瓦的新风能，一系列存储和需求管理投资 - 以及零新的天然气工厂。但该州最大的公用事业公司DTE最近获得了大规模，10亿美元新CCGT的批准，尽管环保组织的分析显示清洁能源组合方式会更便宜。

在内华达州，NV Energy正在召集一项IRP，其中涉及1,000兆瓦的新太阳能和100兆瓦/ 400兆瓦时的储能。在这个过程中，它正在获得创纪录的低出价。(300兆瓦的鹰影山太阳能农场签署了一项为期25年的太阳能购买协议，平均费率为每兆瓦时23.76美元。这是迄今为止美国最便宜的太阳能发电，但自从我打字以来，这个记录可能已被打破这个。)

在新泽西州，州环境保护部最近在梅多兰兹批准了一个新的天然气工厂，但环保主义者正在集结，呼吁州长拒绝它。

然后是加利福尼亚，Aliso峡谷发生的灾难性天然气泄漏暴露了天然气分配系统的脆弱性，并引发了紧急状态。在六个月内，峡谷中安装了价值70兆瓦的电池系统，有助于避免可怕的停电。

当南加州的自然资源集团提出建立一个巨大的新天然气工厂时，倡导者们努力推进，推测可再生能源和储存更快更清洁的证据; 自然资源组随后搁置了该计划。(虽然它尚未完全死亡。)

加利福尼亚州监管机构迫使公用事业太平洋天然气和电力公司征求能源储存的投标，而不是继续支付三个天然气工厂(一个CCGT，两个peakers)。此后，太平洋天然气与电力公司选择用世界上最大的存储采购取代它们：四个项目总计高达2,270兆瓦时。

他们还拒绝了南加州爱迪生电力供应公司的一项计划，即重新整修其Ellwood Peaker工厂，推动该公用事业公司将更多的存储和太阳能在线提供。“在这个时候，如果没有非常令人信服的情况，我们应该将我们在基础设施和能源方面的所有投资用于清洁能源，” 专员Clifford Rechtschaffen说。

4月，格伦代尔市议会投票决定在他们的城市提出天然气工厂的建议，以探索更清洁的选择。等等。

在加利福尼亚州文图拉附近的天然气发电厂。 存在Shutterstock这个(非常局部的)清单显示天然气的价值主张不再被视为理所当然。天然气的主导地位是基于必要性 - 它比煤炭更便宜，更清洁，但能够做可再生能源不能做的事情。这种必然感正在崩溃。现在有新的替代方案，清洁能源资源包可以以有竞争力的成本完成所有相同的事情，没有温室气体排放。

天然气什么时候开始认真压力?最近的一些研究表明，它可能比普遍预期的要早得多。

新的研究表明，建设新的天然气工厂正面临风险

我们知道，清洁能源资源组合 - 风能，太阳能，电池，需求响应 - 可以产生可靠的电力，快速上升和下降以跟踪负荷，并提供电网服务，有效地完成天然气工厂可以做的一切事情。碳排放量。而且我们知道这些投资组合的所有组成部分都在迅速削减成本。

因此，唯一真正的问题是，何时，而不是，这些成本将低于天然气厂的成本。

洛基山研究所(RMI)在最近的一份报告中谈到了这个问题。他们首先指出，到2030年可能会有多达1万亿美元用于新的天然气工厂，已宣布高达1000亿美元。但清洁能源在天然气之后迅速崛起，并且可能在新工厂达到其生命周期结束之前赶上。

RMI研究人员密切关注该国不同地区的四家拟建天然气发电厂 - “两家公布的联合循环燃气轮机发电厂，计划进行高容量运行，两家公布的燃气轮机发电厂计划达到峰值 - 小时运行“ - 并将其成本与区域适当的太阳能和其他分布式能源集合进行比较。

他们发现，“清洁能源组合通常可以在显着的净成本节约下获得”。具体而言，在四个案例中的三个案例中，清洁能源组合今天的净成本较低(8%至60%)，如果成本持续下降或碳价格较低，清洁能源将在所有四种情况下更便宜。(当然，问题在于清洁能源的所有成本都是预先确定的，而发电厂的燃料成本需要多年。说服公用事业和监管机构比较净成本可能是一个挑战。)

更引人注目的是，“ 清洁能源组合的新建成本正在迅速下降，并可能在未来二十年内超过高效燃气发电厂的运营成本。”根据天然气价格，二十年内 - 远低于他们的额定寿命 - 今天建造的天然气工厂将缺乏竞争力。这是很多潜在的搁浅资产。

RMIRMI还运行了一个场景，从现在到2030年，超过一半的退役化石燃料工厂被清洁能源组合所取代。使用保守的假设，他们发现这种策略将带来小额净储蓄，并“在2030年内解锁可再生能源和分配能源资源的3500亿美元市场，同时在同一时期内避免35亿吨二氧化碳排放。”

当然，如果在未来二十年内天然气价格上涨或者碳价格严重上涨，天然气的估算可能会更快到来。今年早些时候，能源巨头NextEra Energy的首席执行官吉姆·罗博(Jim Robo)预测，他将在几年内以4美元/小时的能源存储方式从太阳能发电场出售能源，耗电量为3.5美分/千瓦时。

“这低于现有煤炭和核能的运营成本，”Robo说。“这是事实，大多数其他行业尚未掌握。”

能源存储公司Fluence的市场应用总监Ray Hohenstein告诉我，“随着能源存储在未来几年大规模部署，天然气工厂将留下竞争剩余兆瓦的存储不适合的存储。” “如今美国已经建造了超过100,000兆瓦的粉末，在经济上证明新的天然气工厂的合理性将变得越来越困难 - 这些资产的高风险将被搁置 - 并且现有工厂的效率最低将被淘汰出局市场。“

一个有趣的问题是哪种天然气厂首先被推出。对于美国而言，它可能与世界不同。

根据GTM Research的数据，它将在美国首先落下帷幕。随着电池价格的下降，他们将在几年内直接与粉末竞争，并在20世纪20年代中期持续击败他们。

GTMGTM估计，从现在到2030年之间的20GW高峰期，10GW以上可以被电池击败。“我不知道为什么我们应该在2025年之后再次在美国建造一个汽油发动机，”当时GTM的高级顾问Shayle Kann说。

早在2015年，Robo 就说，“在2020年之后，美国可能永远不会有另外一个制造商 - 很可能你只会建造储能器。”

值得注意的是，至少根据彭博新能源财经(BNEF)的数据，天然气工厂的全球前景有所不同。在其年度新能源展望中，BNEF认为CCGT在2030年左右达到稳定水平，因为可再生能源进入中等负荷，然后进入基准负荷。但随着风能和太阳能普及率的提高，对于灵活性的需求增加，对于灵活性的需求将增加“近300%，从现在的268GW增加到1002GW”。

BNEF皮尔斯的增长主要来自印度和中国，BNEF认为可再生能源+储存不足以满足“极端需求高峰”。

可能在相对复杂的发达国家能源市场中，先发制人将首先消亡，新的清洁能源组合将在这些市场中占据一席之地，而CCGT将在发展中国家首先放缓。或者它可能不会消失，我们会错过我们的集体碳目标!时间会证明。

咨询公司Strategen的高级分析师瑞恩·克拉达(Ryan Kladar)表示，“随着我们的发言，天然气工厂的替代正​​在发生，并且由于经济力量，更广泛的能源生产趋势以及气候变化意识的增强而正在加速。” “有很多东西可以放慢速度，但我目前认为天然气是无处可去的桥梁。”

我们知道的一件事：能量变化比我们想象的要快

当然，我们不应该忘记，像BNEF一样，到2050年的预测最好被视为一种科幻小说类型。没人知道2050年世界会是什么样子。能源部门已经以惊人的速度发生变化。在过去10年中，清洁能源的发展变得如此迅速和激烈，以至于预测一再被修改。甚至10年的预测也变得愚蠢。

没有理由认为变化的步伐很快就会放缓。恰恰相反。

所以我们没有，也不可能知道很多。

我们不知道天然气的价格会在哪里，政策制定者会做什么，或者可能会出现什么样的经济或其他破坏。但更重要的是，我们几乎不知道清洁能源的能力。

一旦千兆瓦的电动车连接到电网并根据需要充电或放电，我们不知道什么是可能的。我们几乎没有触及需求响应的表面，只有最微弱的一点，我们可以做几百万个电器连接到电网用作热存储或灵活需求。

一旦市场正确调整，我们就无法预测哪些新的行业或用途可能会出现在廉价的可再生能源周围，或者需要什么样的需求可以吸收鸭子曲线下的丰富能源。我们谈论了许多可以支持交流电力系统的智能电网，但几乎没有开始构建和连接它们。

我们不知道会发生什么。

但我们确实知道一些事情。我们知道美国需要尽快脱碳(正如所有发达国家那样)，最终联邦政府将采取行动。我们知道天然气，至少没有碳捕获和封存，与零碳未来不相容， 最终必须消除。

我们知道，清洁能源资源可以完成天然气发电厂可以做的所有事情。我们知道，天然气发电的成本与天然气的价格挂钩并且几乎没有下降的空间，而清洁能源的成本仅限于技术，而技术已经并且正在继续变得更便宜和更便宜。

而且我们知道清洁能源已经违背了我们所有的预测，成熟度和成本下降速度甚至超过了最乐观的倡导者预测。我们应该有一些信心继续下去。

天然气仍然具有巨大的全球动力。但是，在美国建立新的天然气工厂已经存在风险。英国正在远离天然气。南澳大利亚也是如此。它将首先发生在已经拥有足够产能的发达市场，然后，取决于清洁替代品的便宜程度，接下来的市场增长。

天然气后视镜中的清洁能源正在接近，速度快，总是快于预期。想想今天的预测将在10年后的样子。你敢打赌哪一方犯了错误?

我打赌：这座桥比现在任何人都预测的要短。