【未来能源研究所】海上风电考察：美国大西洋和墨西哥湾沿岸海上风电场的影响、效益和成本-2024.10_64页_1mb

总结：Offshore Wind Power Examined: Effects, Benefits, and Costs of Offshore Wind Farms Along the US Atlantic and Gulf Coasts

核心内容

本研究分析了美国大西洋和墨西哥湾沿岸32个规划或提议的海上风电场在2035年对电力系统的影响。这些风电场预计总装机容量为35 GW，将提供美国和加拿大约2.5%的电力供应。研究重点评估了海上风电对排放、健康、成本以及政府收入的影响。

主要观点

• 海上风电的减排潜力：海上风电能够显著减少温室气体（GHG）排放，尤其是煤炭和天然气发电。研究显示，这些风电场每年可减少约520起因为空气污染物导致的过早死亡，并在全球范围内每年减少1600起气候变化相关死亡。
• 健康效益分布：受益人群主要集中在人口密集的沿海地区，如纽约市和新英格兰地区，其中黑人、拉丁裔和低收入美国人占比较大。
• 成本与效益分析：研究使用E4ST模型进行分析，得出海上风电的净效益比为14:1。虽然海上风电的非环境成本高于其他发电方式，但它有助于降低电力和天然气客户的账单。
• 政策与市场机制：研究考虑了多种政策影响，包括《通胀削减法案》、美国环保署（EPA）的温室气体排放法规、州清洁电力标准（CES）和可再生能源配额标准（RPS），以及区域传输组织（RTO）的市场机制。
• 技术与模型：研究使用E4ST模型，这是一个详细的电力系统模拟工具，能够模拟电网、发电厂、空气质量及公众健康对政策和基础设施变化的响应。同时，结合了InMAP空气质量模型和GHG损害估值方法。

关键信息

项目概况

• 共分析32个海上风电项目，涉及从马萨诸塞州到北卡罗来纳州的大西洋沿岸，以及路易斯安那州和德克萨斯州的墨西哥湾沿岸。
• 项目中有部分已签订购电协议（PPA）或可再生能源证书（OREC）价格协议，但也有部分协议已被取消或正在重新谈判。

成本与效益

• 非环境成本：海上风电的每兆瓦时（MWh）成本预计为53至71美元，比2020年的水平略高，但通过减少化石燃料使用，整体成本可能被抵消。
• 环境效益：海上风电有助于减少煤炭和天然气发电，从而显著降低排放和改善空气质量。
• 健康效益：预计每年减少520起因为空气污染导致的过早死亡，且对弱势群体影响更大。
• 全球影响：海上风电的运行将每年减少约1600起气候变化相关死亡。

模型与方法

• 使用E4ST模型进行电力系统容量扩展和调度模拟，结合InMAP空气质量模型和GHG损害估值方法。
• 模型考虑了现有和未来发电机组的建设与退役，并假设传输线容量按系统用电增长比例扩展。
• 研究未包含海上风电对后续项目成本的影响或未来开发带来的潜在效益。

政策与市场背景

• 政策影响：EPA的2024年温室气体排放法规要求到2035年停止传统燃煤发电，推动其退役或改造为CCUS或煤-气共燃技术。
• 市场机制：电力市场中，海上风电的容量价值较低（0.2信用/兆瓦），而化石燃料发电的容量价值较高（约0.9信用/兆瓦），这影响了其在市场中的竞争力。
• 州政策：部分州设有清洁电力标准（CES）和可再生能源配额标准（RPS），这些政策对海上风电的部署有直接影响。

未估算的效益与成本

• 研究未考虑海上风电对后续风电项目成本的潜在影响。
• 也未包括未来更多风电开发带来的额外效益。
• 未评估风电对能源存储系统的影响，尽管该系统可能因风电的间歇性而被更多使用。

结构与方法

研究结构

• 引言：介绍海上风电的背景、研究目的及方法。
• 方法与输入：描述模型E4ST的使用及数据来源。
• 结果：分析海上风电对发电、排放、空气质量、成本和净效益的影响。
• 结论：总结研究发现，强调海上风电在减少排放和改善健康方面的价值。
• 参考文献与附录：提供详细数据、模型说明及政策和技术假设。

模型细节

• E4ST模型：一个同时进行容量扩展和最优潮流模拟的工具，用于评估电力系统对政策和基础设施变化的响应。
• 数据来源：包括详细的传输网络数据、风力和太阳能发电数据，以及自然气供需曲线。
• 成本估算：基于NREL的2023年年度技术基线（ATB），考虑了不同成本假设（先进、中等、保守）。

总体评价

研究显示，海上风电在2035年将带来显著的环境和健康效益，同时对电力和天然气成本产生积极影响。尽管其非环境成本高于其他发电方式，但整体净效益为正。研究强调了政策支持的重要性，并指出未来海上风电的发展可能受到成本变化和政策调整的影响。