美国电力系统转型面临挑战

尽管美国清洁能源正以有史以来最快的速度增长，但化石燃料仍继续在美国电力行业中占据主导地位。

能源智库Ember发布的数据显示，过去十年中，美国发电厂优先考虑清洁能源，而非化石燃料，自2014年以来，美国清洁发电能力已累计提高70%以上，同时化石燃料发电能力削减5%。

不过即便如此，化石燃料仍是美国的主要发电来源，根据新加坡伦敦证券交易所集团（LSEG）数据，2024年1-8月份，化石燃料在美国总发电量中的占比略高于58%。

这一占比略低于2021年同期的60.4%，反映出作为净零排放目标的一部分，美国正不断努力提高其清洁能源发电量。

但就绝对发电量而言，随着大数据和人工智能应用等领域的需求激增，该国整体能源需求稳步上升，全国电力系统面临的压力随之增加，带动今年以来化石燃料的发电量创下了新高。

尽管美国已做出减少对化石燃料依赖的长期承诺，但迫于满足快速增长的电力需求的压力，美国电力企业不得不在提升清洁能源发电能力的同时增加化石燃料发电。

只有当清洁能源发电能力超过化石燃料发电，同时配备比目前规模大得多的电池存储体系，美国电厂才有可能大幅削减化石燃料发电量。

美国电力结构

根据新加坡伦敦证券交易所集团的数据，2024年1-8月份，美国化石燃料发电总量为6860万兆瓦时，较上年同期增长2.8%，创至少2021年以来的最高水平。

期间，天然气发电供应了大部分电力，发电量为4930万兆瓦时，较上年同期增长5%，创历史新高；燃煤发电量为1910万兆瓦时，较上年同期下降2.3%；燃油发电量为17.94万兆瓦时，创下同期新低。

从以上数据可以看出，美国燃煤和燃油发电量的稳步减少，与能源行业减少使用高污染燃料的努力相一致。

Ember智库数据显示，每单位天然气发电产生的碳排放量在所有化石燃料中最低，比燃煤发电低约77%。2024年以来，天然气电厂每生产10万兆瓦时电力，二氧化碳排放量约为53.7万吨。相比之下，燃煤电厂排放量约95万吨，燃油电厂排放量70万吨。

清洁能源的局限性

相比化石燃料，清洁能源每10万兆瓦时电力的排放量平均约为21500吨二氧化碳，仅为燃气电厂的1/25，而极低的排放量也是电力企业和政府当局支持美国电力行业采用清洁能源的主要原因。

目前，核电是美国最大的清洁能源来源，2024年前8个月占该国总发电量的18.6%左右。另外，风电（占比10.7%）、水电（占比6.4%）和太阳能发电（占比5%）是美国其他主要的清洁能源发电来源。

不过，就目前的发电装机水平而言，清洁能源存在一定局限性。

核电是美国清洁能源中最强大的全天候能源，但由于建设成本高昂、开发时间长达数年和严格的废物处理法规，人们对核电的关注度正在减弱。

水力发电占的建设阶段同样漫长，且只适合某些地区配备，并且在许多地区面临着环保人士的强烈反对。

事实证明，风电和太阳能发电相比其他能源的建设速度更快、成本更低，但也有自身的缺点。

自2020年以来，由于劳动力成本和零部件价格上涨，陆上风电场的建设成本飙升，且通常需要解除当地社区的反对意见方能获批；海上风电项目也面临类似的阻碍，且成本更高。

相比而言，太阳能发电场建设速度最快、成本最低，但只能在白天发电，因此当太阳能发电能力下降时需要配备备用电源。

在美国，确保电力供应稳定是能源安全的重中之重。目前，电力企业依靠化石燃料来满足大部分电力需求，并在风速低、无光照期间填补供应缺口。许多电力企业正在建设储能体系，以储存多余的清洁能源供以后使用，并长期致力于降低对化石燃料的依赖。

但据能源数据平台Cleanview的数据显示，目前美国已安装的储能电池容量仅为2.1万兆瓦左右，不足电力总装机容量的2%。这意味着蓄电池目前只能满足美国电力需求的一小部分。

由此来看，在储能系统能够可靠地满足更多电力需求之前，美国电力企业可能别无选择，只得继续将化石燃料作为主要的发电来源，同时努力提升清洁能源发电能力。