德克萨斯州发电：煤炭被风吹走了吗?

 
得克萨斯州燃煤发电的急剧下降，从2017年的32%下降到2019年的20%，被誉为德克萨斯州电力生产脱碳最重要的一步。媒体的叙述表明，煤炭的迅速消亡是风能增长的结果。
数据表明叙述更为复杂。尽管风能大幅度增长，尤其是在最近的十年中，但煤炭的下降很大程度上归因于天然气工业的复苏。
得克萨斯州过去三年的电力生产数据表明，取而代之的是煤炭的替代主要是通过天然气的增长，而在很小的程度上是由于风。具体而言，高效联合循环天然气生产的增长推动了取代陈旧煤炭资产的大部分浪潮。随着越来越多的燃煤电厂退役，转而使用可再生能源(风能和太阳能)，以及更常见的天然气发电，煤炭发电将继续下滑。
但是，天然气的增长并不顺利。与最近的趋势相反，天然气的增长并未直接引起德克萨斯州能源结构的转变。在过去的12年中，更长的耗电量快照可以描绘出更加复杂的情况。在2007年至2019年之间，陆上风电已从占总发电量的3%增长到20%(即增长17%)，而同期，基于煤炭的发电量已从37%下降到20%，即17%下降!有趣的是，在同一时期，天然气发电仅增长了2%，而核电的发电量却下降了类似的水平。
了解电混合的变化很重要：从水力压裂的页岩储层中提取的天然气一直是主要动力。此外，再加上廉价天然气的供过于求，高效联合循环电厂取代了许多陈旧，低效的单涡轮机天然气电厂，通过显着降低电力成本，使基于天然气的电力重新兴起生产的。
此外，风能装机成本的急剧下降，以及风能的逐次关闭生产税抵免(PTC)，对风力发电的增长起到了重要作用。在得克萨斯州，州领导和得克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)授权并支付近70亿美元用于竞争性可再生能源区(CREZ)的远见卓识，这是空前的。 (ERCOT经营着德克萨斯州大部分的电网)。在2006年至2013年期间，CREZ已启用2400英里的输电线路建设，以将18500兆瓦的西德克萨斯风力发电运往达拉斯，圣安东尼奥和奥斯丁的主要负荷中心。
随着得克萨斯州人口的持续增长，客运交通向电动汽车的缓慢但明确的转变-休斯敦积极地寻求到2030年将其运输车队的30%转变为电动汽车-以及工业能源需求的电气化不断增长，预计德克萨斯州的电力生产和传输。
因此，在过去十年中，随着天然气和风能的大幅增长，未来满足这种不断增长的电力需求的最可能的来源是什么?
天然气似乎是一个明显的答案，但是尽管在过去十年中天然气取得了快速的增长，但由于公众反对建立新的管道将天然气从该州的页岩钻探区运往其人口中心的阻力，该地区的持续增长可能会放缓。燃烧引起的破坏性甲烷排放问题日益引起环境关注。另外，使页岩旋转成为可能的水力压裂的基础技术正在受到越来越多的审查。
墨西哥湾沿岸的陆上风能扩张潜力巨大，因为它靠近需求量大的城市地区，并且拥有完善的收集，传输和分配基础设施。另一方面，墨西哥湾的海上风电生产进展缓慢，并且至少在未来十年内不可能与其他电力竞争，因为海上风电的成本仍大大高于陆上风电，德克萨斯州的太阳能和天然气。尽管欧洲，中国和东海岸沿岸海上风电发生了显着扩展，得克萨斯州海上风电的良好气候源于优良的风能，浅层架以及正在进行的石油和天然气运营而产生的现有基础设施。
押注似乎是太阳能：公用事业规模的太阳能，靠近人口中心，并有适度的储能选择。
如今，太阳能发电只占得克萨斯州能源结构的不到1%，但到2021年，该州已安装的太阳能发电量预计将增长近三倍。
由于高峰期产量和高峰期需求之间有很强的重叠，尤其是在夏天，公用事业规模的太阳能从电网整合的角度来看特别适合。此外，与屋顶和分布式太阳能相比，软成本显着降低，公用事业规模的太阳能与适度的存储相结合似乎是一种有吸引力的解决方案。
在城市负荷中心附近安装太阳能项目也将解决陆上风电扩张的主要挑战之一，特别是在西德克萨斯州，那里的风电容量显着增加，因为潜在的饱和输电线路和缺乏可负担得起的大规模存储受到了阻碍。
得克萨斯州显然拥有推动向更清洁能源未来过渡的自然资源-大量的天然气，陆上和墨西哥湾沿岸的强风以及充足的阳光。现在做出的决定将影响未来的能源结构和网格。
Ramanan Krishnamoorti博士是休斯顿大学的首席能源官。在担任现职之前，Krishnamoorti曾担任UH和UHSystem研究与技术转让的临时副总裁。在大学任职期间，他曾担任UH Cullen工程学院化学与生物分子工程系系主任，工程研究副院长，化学与生物分子工程教授以及石油工程学教授和化学教授的相关任命。 Krishnamoorti博士于1994年从印度马德拉斯技术学院获得化学工程学士学位，并于1994年从普林斯顿大学获得了化学工程博士学位。
Ed Hirs是BDO自然资源研究员和休斯敦大学(University of Houston)的UH能源研究员，在那里他教授能源经济学。给本科生和研究生。
UH Energy是休斯顿大学进行能源教育，研究和技术孵化的中心，致力于塑造能源的未来并在能源行业中开拓新的业务方法。