甲烷疯狂:天然气不属于清洁电力支付计划的5个原因

2021年8月12日|下午6:38
发电厂的灯光在紫色的黄昏中闪耀美国公共权力协会/Unsplash
史蒂夫·克莱梅尔
能源研究与分析总监

科学是明确的。为了限制气候变化的最坏影响,美国需要减少二氧化碳的排放2到2030年,其他温室气体排放量在2005年的基础上至少减少50%,最迟在2050年实现全经济净零排放。这些目标与拜登政府最近对《巴黎协定》的承诺是一致的。由于电力部门将在实现这些目标方面发挥关键作用,联邦政策制定者提供了具体指示,包括一个清洁电力支付计划(CEPP)在参议院刚刚公布的联邦预算决议

CEPP是一项投资计划,通过向每年采购一定数量的清洁电力的公用事业公司提供财政补贴,并向未达到一定数量的公用事业公司收取罚款,来鼓励增加清洁电力的份额。一个设计良好的CEPP的总体目标必须是到2030年实现美国80%的发电量来自低碳或零碳能源。这样,CEPP可以达到与所谓的“清洁能源标准,或可再生电力标准(RES)在多个州成功实现

一个关键的政策设计问题是,传统的天然气发电厂,如那些没有任何形式的碳捕获和储存的发电厂,是否应该有资格获得部分支付或信用,因为它们产生了大约一半的烟囱CO2比燃煤电厂每单位电的排放量高。为建设新的天然气发电厂和管道提供激励措施,并在我们需要在未来十年乃至更长时间内大幅减少温室气体排放时,继续允许上游甲烷泄漏,是不好的赌注吗?这与我们的气候目标是不相容的,而且会导致大量搁浅的资产和消费者的成本更高

以下是在CEPP下补贴天然气是一个坏主意的5个原因:

1.增加天然气的使用与电力部门和更广泛的经济脱碳是不相容的

最近的深度脱碳分析表明,由于风能、太阳能等低成本替代品的可用性和能源效率可以取代煤炭和天然气,因此实现经济范围内碳减排目标所需的大部分短期减排将来自电力部门。

例如,一个新的UCS研究于7月发布发现,到2030年将美国电力部门的排放量在2005年的水平上减少80%,将是实现这些更广泛的经济减排目标的关键工具。电力部门的减排是通过将可再生能源发电量(主要是新的风能和太阳能)从2020年的20%增加到2030年的近60%,逐步淘汰煤炭发电,以及将天然气发电量从2020年的40%减少到2030年的26%(见图)。达到80%的零碳排放将使天然气产量进一步下降,鉴于其他必要的部门转型进展缓慢,这是一个有价值的目标。

在减少二氧化碳排放的情况下,美国燃料发电2到2030年,其他温室气体排放量在2005年的基础上至少减少50%,到2050年,整个经济实现净零排放。到2030年,电力行业的排放量将比2005年的水平低80%。

我们的结果与其他最近的脱碳研究是一致的普林斯顿大学马里兰大学,进化能源研究.最近的一次加州大学伯克利分校一项研究分析了到2030年全国消费电子产品比例达到80%的影响,也发现天然气发电将从2020年占美国发电量的40%下降到2030年的20%未来十年,美国不需要新建天然气或其他化石燃料发电厂。满足CES目标并取代天然气和煤炭发电所需的所有新一代能源都来自风能和太阳能。

所有这些研究都表明,到2030年,我们需要减少天然气发电量,以实现电力行业和整个经济的减排目标。然而,不允许天然气发电获得低于2030年80%的CEPP的支付并不意味着我们将不会在系统中使用天然气。如果到2030年煤炭发电基本淘汰,天然气仍可保持约20%的市场份额,在此之前,天然气的市场份额将更大。

2.天然气不是低碳的

天然气的开采、分配和使用也会导致甲烷排放的泄漏,这对气候构成了重大威胁。甲烷比功效提高80倍比二188金宝搏手机版氧化碳更能导致全球变暖2在发行后的前20年,在100年的时间里大约是30倍。

天然气和石油工业是美国仅次于农业的第二大甲烷排放源,占2019年总排放量的30%根据EPA.然而,研究由环保基金(EDF)数百名研究人员发现,美国石油和天然气行业平均泄漏了其生产的所有天然气的2.3%,这是至少比环保署的估计高出60%1.4%。一个最近的EDF研究发现德克萨斯州西部和新墨西哥州东南部的二叠纪盆地的泄漏率更高,为3.7%。虽然这些泄漏率听起来很小,但EDF之前的研究表明为了使燃气电厂的生命周期排放量低于燃煤电厂,损失必须保持在2.7%以下

将上游甲烷排放作为政策设计的一部分,对于避免意外后果至关重要。如果该计划考虑到天然气整个生命周期的排放,那么与煤炭相比,它的碳减排效益可能会完全消失。

3.气体不干净

天然气有自己的一系列环境、公共卫生和安全问题需要解决。例如,燃气发电厂排放氮氧化物(NOx)它们会引起呼吸问题,并与其他物质反应产生颗粒物和臭氧,从而导致哮喘、心脏病发作,甚至过早死亡。更糟糕的是,许多天然气发电厂通常位于低收入社区或有色人种社区附近,这些社区已经不堪污染重负。例如,加州一半以上的燃气发电厂都是这样集中在弱势社区

水力压裂或“水力压裂”天然气,包括在高压下向页岩地层注入数百万加仑的水和有毒化学物质,也可能导致污染对环境和公众健康产生重大影响当地社区.这可能包括卡车交通造成的空气污染、用水增加以及有毒化学品和废水泄漏到地下水造成的污染,甚至包括地震。管道泄漏的甲烷也是一个主要的安全问题,可能会导致爆炸造成生命和财产损失。

在CEPP下为天然气发电提供补贴只会加剧这些问题。

4.资产搁浅,消费者成本上升

在我们需要大幅减少温室气体排放的情况下,在CEPP下为建设新的天然气发电厂和管道提供激励措施,可能会导致重大资产搁浅消费者的成本更高.事实上,根据数据显示,2008年至2018年期间,天然气的激增已经发生,新增天然气装机容量超过12万兆瓦标普全球市场情报。这导致天然气发电厂和管道的公用事业资本支出从2008年的600多亿美元增加到2019年的1200多亿美元。

一个新标准普尔分析表明,实现雄心勃勃的脱碳目标,如拜登政府提出的清洁能源标准中包含的目标,可能会导致340亿美元的新天然气厂投资搁浅还有340亿美元的闲置燃煤电厂资产。

RMI 2019年的一项研究研究发现,到2035年,清洁能源组合——可再生能源、储能和需求侧管理的组合——预计将比90%的拟议天然气联合循环电厂和60%的新燃烧涡轮发电能力便宜。他们估计计划投资新建燃气发电厂的900亿美元和计划投资州际天然气管道的300多亿美元可能会搁浅.然而,如果清洁能源取代拟议中的天然气发电厂,他们发现消费者可以节省290亿美元。

最近的数据劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的一项研究也强调了天然气发电厂的经济效益受到侵蚀,这反映在过去5年天然气容量的稳步下降和太阳能、风能和储能容量在区域输电互联队列中的显著增加(见图)。天然气产能从2015年的150多吉瓦下降到2020年的74吉瓦到2020年,太阳能容量增长了9倍,达到462吉瓦,风能容量增长了一倍多,达到209吉瓦,储能容量激增至200吉瓦。虽然电网排队中的大部分产能最终都不会建成,但这清楚地表明,从天然气到可再生能源的经济转变。

5.有研究表明,对天然气的部分信贷将加速煤炭的退役,这是有缺陷的

一些研究表明,允许在消费电子产品中部分计入天然气可能有助于加速燃料从煤炭向天然气的转变,这不仅可以减少CO2排放,但也标准污染物,导致公共健康效益。

毫无疑问,煤炭必须迅速从系统中移除。但这些研究有几个重要的局限性。首先,大多数研究使用的模型没有考虑上游甲烷排放以及上述钻探和运输天然气对环境和公共健康的影响。

其次,大多数模型都假设经济决策是完全理性的,没有考虑导致现实世界行为偏离模型结果的各种市场失灵。例如,“自我承诺”的实践当有更低成本的替代方案时,允许燃煤电厂所有者在批发市场上不经济地运营他们的电厂。一个2018年UCS分析可见,这是市场扭曲的结果消费者的成本每年增加10亿美元横跨美国四大电力市场——pjm、MISO、SPP和ERCOT。这样的市场扭曲应该让决策者和监管机构在考虑在CEPP下支付燃气电力时三思。

许多燃煤电厂也是如此长期煤炭合同这可能会成为一个市场障碍,阻碍电动汽车退役,转而使用汽油或其他车型通常无法捕捉到的替代能源。

燃煤和燃气发电厂天然气管道受监管的公用事业公司拥有的公司通常被州政府允许从纳税人那里获得成本回收和投资回报,即使它们的运营成本比其他选择更高。合作社或市政公用事业公司拥有的大多数煤炭和天然气发电厂也得到了董事会的批准,可以从纳税人那里收回这些高于市场的成本。

考虑到这些因素和其他因素,在CEPP下为天然气工厂提供资金可能只会给天然气行业带来暴利,并使投资规模偏离更清洁的低成本替代品,如效率、可再生能源和能源储存。

煤炭必须被淘汰,但补贴天然气是实现这一目标的错误方式

很明显,煤炭需要在未来十年内逐步淘汰,并积极投资于煤矿工人的公平转型以及依赖煤炭的社区。但在CEPP下激励传统天然气发电是错误的做法。我们还需要其他政策和法规,这些政策和法规将更有效地推动燃煤电厂的退役,例如实施更严格的EPA法规,结束自我承诺的做法,要求燃煤电厂所有者重新谈判长期煤炭合同,将未偿还的燃煤电厂债务证券化,以及免除合作社拥有的燃煤电厂的债务。

不必要地推动天然气的发展——以及随之而来的气候、环境、健康和经济危害——并不是正确的选择。