天然气以绝对优势取代煤炭

一项新的突破性分析着眼于区域发电数据，发现廉价的天然气已取代了煤炭的生产，而不是其他低碳能源，例如可再生能源，核能或水力发电。实际上，在天然气生产增长的地区，核能和水力发电要么保持稳定，要么上升。分析发现，相比之下，非水可再生能源的增长几乎不能解释煤炭产量的下降。归根结底，自2007年以来，天然气发电量的增长以及电力需求的减少是造成美国电力部门排放量减少的主要原因。

一项对区域发电数据的最新突破分析发现，美国电力行业中天然气发电量的增长已极大地取代了煤炭发电量。在区域发电总量数据中，几乎没有证据表明廉价汽油已经取代了其他低碳电力，例如可再生能源，核能或水力发电。也没有证据表明增加的天然气产生了新的需求。

该分析是通过检查2007年至2013年间北美电力可靠性委员会（NERC-参见下图）八个不同区域的发电数据来进行的。由于这些地区的发电来源混合差异很大，因此一个发电来源份额的变化对其他来源的影响要容易得多。以这种方式进行分类，在全国范围内改变发电份额和减少排放的驱动力变得比对全国总量更清楚。

实际上，2007年至2013年间，天然气发电的所有净增长都取代了煤炭发电。因此，在分类数据中几乎没有证据表明区域一级的天然气发电量净增加与核能或水力发电份额的下降有关。这是因为在天然气生产增长的地区，核能和水力发电要么保持稳定，要么上升。

也没有证据表明产生更多的天然气引起了新的电力需求。自2007年以来，在每个天然气发电量增长的地区，电力需求都在下降。

相比之下，非水可再生能源的增长几乎不占煤炭发电量的下降。多数风力发电强劲增长的地区，煤炭发电的下降幅度很小，即使有的话。由于风的增长与许多地区的低碳和高碳发电量显着下降有关，因此自2007年以来，全国范围内风的整体单位碳减排系数可能与天然气相似。

将电力部门的发电数据分类到区域电网运行的水平，并且必须集成不同的发电来源，这清楚地表明，天然气发电的增长以及电力需求的减少是美国电力排放减少的主要原因。自2007年以来。

主要发现：

1.全国煤炭产量下降的80％仅发生在八个NERC地区中的两个地区。

两个地区，包括东北和中西部部分地区的Reliability First公司，以及覆盖美国大部分东南部和中西部大部分地区的东南电力可靠性委员会，构成了美国煤炭产量下降80％的原因。在这些地区，天然气占煤炭产量下降的53％，而需求减少则占煤炭下降的40％。风约占6％。

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全国煤炭产量下降的其余20％发生在其他三个地区。在这些地区，风能，天然气和需求下降在大致相同的程度上占了煤炭的下降。

2.全国范围内天然气生产的增长几乎完全以煤炭生产为代价。

占全国煤炭产量下降80％以上的同一地区，占天然气产量增长的85％以上。两者合计，这两个地区的核能和水力发电净增加，而总发电量则下降。在这两个地区中唯一出现大幅下降的发电来源是煤炭。

天然气发电量增加的平衡发生在佛罗里达可靠性协调委员会中，并取代了煤炭和石油的混合发电。FRCC的其他主要发电来源均未出现明显下降。

总体而言，这三个地区（RFC，SERC和FRCC）的煤炭减少是天然气总产量绝对增长的91％。在这些地区，少量的石油，水力和核能似乎也被天然气取代。

在全国范围内，天然气的增长约占煤炭下降的45％。其余的主要是由于需求下降。

3.非水可再生能源的增长在煤炭产量下降中所占比例很小。

多数风力发电强劲增长的地区几乎不能解释煤炭发电量下降的原因。MRO，TRE，SPP和WECC这四个地区，占全国风力发电量增长的82％，不到全国煤炭发电量下降的9％。只有一个区域RFC既有煤炭发电量大幅下降（34％），又有风能强劲增长（14％）。但是，该地区煤炭发电量的绝大部分归因于天然气发电量的增长和需求的下降。该地区天然气发电量的增长是风力发电量增长的三倍以上，而需求量的下降则几乎是其四倍。

总体而言，核能，水力发电和天然气发电量的下降侵蚀了风速强劲增长地区的煤炭发电量减少所带来的排放收益。MRO，SPP，TRE和WECC在风力发电量增长中占81％，所有其他主要发电源均出现持续下降。煤炭，天然气，水力和核能（尽管TRE的煤炭增长适度）。

在极不可能的情况和最好的情况下，假定给定区域电网的每千瓦时增加的风力发电量可以抵消该电网中每千瓦时的可用煤发电量下降，那么风能最多只能占16.2％在全国煤炭下降中，天然气占三分之一。

更为现实地假设，在各个地区，风能替代了其他燃料，其发电量与其他燃料的下降比例大致相当，因此，风力发电量增长的约22％与煤炭，31％天然气，24％水电，17％核能的下降，4％的生物能源和1％的石油。使用这些假设，自2007年以来的风能增长仅占全国煤炭降幅的1.2％。

4.在全国范围内，新的风力发电和新的天然气发电似乎对每兆瓦时的排放量产生了类似的影响。

因为天然气已经大量取代了煤炭，而风伴随着低碳和高碳发电源的比例下降而增长，所以区域电网中天然气和风的份额上升可能总体上与大致相等碳强度的变化。我们假设煤炭每兆瓦小时的发电量（1 tCO2 / MWh）产生约一吨二氧化碳，石油生产者为0.9 tCO2 / MWh，天然气为0.5 tCO2 / MWh，水力，风能，核能和生物能的排放量为0 tCO2。 /兆瓦时。

在最佳情况下，增加的风力发电首先取代煤炭，然后是石油，然后是天然气，然后满足新的需求，然后再取代其他零碳能源，那么风的最佳碳缓解系数为0.62 tCO2 / MWh。在最坏的情况下，在八个NERC地区中，风先驱散零碳能量，然后驱散天然气，然后是石油，然后是煤，风的碳减排系数仅为0.17 tCO2 / MWh。使用更现实的假设，即风将发电源与各自的区域下降成正比，风的加权平均碳缓解系数为0.52 tCO2 / MWh。与此相比，气体的碳减排系数为0.49 tCO2 / MWh。

5.区域电网中天然气发电的净增长似乎与净核发电下降无关。

在燃气发电量增加的三个地区中的两个地区，即SERC和RFC中，核能的发电量份额有所增加。在一个地区，FRCC，它出现了小幅下降。相比之下，在此期间，全国核发电总量下降的大约91％发生在风能强劲增长的地区。

6.天然气产量的增长与电力需求的增长无关。

在全国范围内，天然气发电量增长的所有三个地区的电力需求都在下降。相比之下，得克萨斯州地区实体和西南电力池这两个电力需求增长的全国性地区，风力发电量也强劲增长。实际上，在两个地区，风力发电的增加几乎完全满足了需求的增长。风是SPP中增长的唯一一代来源。TRE的煤炭发电量也增长很小。但是，TRE中风的增长是煤炭使用量增长的七倍。

结论：

自2007年以来，分析师一直在争论美国电力部门排放量下降的原因。例如，来自美国能源部和伯克利地球的分析得出的结论是，由于页岩气廉价而丰富，燃料从燃煤发电转换为燃气发电是造成该国脱碳的主要部分电力部门。绿色和平组织，CO2记分卡和铑集团使用替代方法和假设进行的分析得出的结论是，可再生能源和能效应归功于近期的减排，而廉价天然气正排挤可再生能源，核能以及煤炭，从而抵消了可再生能源的收益。煤改气。

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与这些研究相关的不同结论很大程度上取决于对可再生能源和天然气增长分别替代哪些发电源的不同假设。例如，如果可再生能源专门替代煤炭，而天然气替代可再生能源，核能以及煤炭，那么与天然气发电量增加相关的排放收益将大大低于天然气主要替代煤炭的排放收益。

然而，区域范围内发电份额的变化强烈支持以下结论：在大萧条之后，从煤炭到天然气的燃料转换以及电力需求的下降是排放量下降的主要原因。此外，自2007年以来，从煤炭向天然气的转变占了美国电网碳强度下降的绝大部分。

附录：

上面的分析使用了来自美国能源信息管理局表格923的数据，该表格跟踪了北美电力可靠性公司（NERC）所有区域在工厂一级的发电量。下图和数据表显示了此分析中包含的八个NERC地区从2007年到2013年的发电量变化。

Alex Trembath，Michael Shellenberger，Ted Nordhaus，Marian Swain

来源-http://thebreakthrough.org/

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