?早期美國電網(wǎng)是由私有公司和公有公司根據(jù)各自的負荷及電源條件組成的一個個孤立電網(wǎng)。隨后在各種雙邊、三邊、多邊協(xié)議以及聯(lián)合經(jīng)營等方式的促進下,逐步實現(xiàn)了相互聯(lián)網(wǎng),同步運行。
如今美國形成了三大聯(lián)合電網(wǎng)體系,支持著美國本土48個州的電力供應。這三大聯(lián)合電網(wǎng)體系分別為,東部地區(qū)電網(wǎng)體系,西部地區(qū)電網(wǎng)體系及德克薩斯(ERCOT)電網(wǎng)體系。
三大電網(wǎng)體系主要通過直流背靠背進行相互傳輸,但每個電網(wǎng)體系基本保持自給自足、相對獨立的狀態(tài)。從發(fā)電裝機容量、發(fā)電能源結(jié)構(gòu)等方面看,三大聯(lián)合電網(wǎng)體系相去甚遠。
東部地區(qū)煤炭發(fā)電為主 總裝機容量龐大
東部地區(qū)電網(wǎng)體系主要以煤炭發(fā)電為主。煤炭發(fā)電裝機容量占東部地區(qū)的31%,東部地區(qū)36%的電量來自煤炭發(fā)電。
盡管利用天然氣技術發(fā)電的總裝機容量比煤炭要多,但由于性能與操作的差異,天然氣發(fā)電分為聯(lián)合循環(huán)燃氣發(fā)電與簡單循環(huán)燃氣發(fā)電,分離來看各部分裝機容量都不及煤炭容量。
而就發(fā)電輸出容量來看,煤炭發(fā)電的輸出容量要高于天然氣輸出總?cè)萘俊?015年,東部地區(qū)發(fā)電總裝機容量龐大,為748GW,是西部地區(qū)(212GW)與德克薩斯(98GW)總和的兩倍還多。這是由于美國大型工業(yè)都聚集在東部地區(qū),東部地區(qū)電力需求量要遠高于西部地區(qū)與德克薩斯(ERCOT)。
西部地區(qū)水電稱霸 可再生能源發(fā)電欣欣向榮
與東部地區(qū)不同,西部地區(qū)水電的總裝機容量要遠高于其他能源。水電站主要分布在哥倫比亞及科羅拉多州河流沿岸。
此外,聯(lián)合循環(huán)燃氣發(fā)電與煤炭發(fā)電也起到了重要的輔助作用。
西部地區(qū)可再生能源發(fā)電發(fā)展蓬勃,風電與太陽能發(fā)電裝機容量要高于核能發(fā)電。但核電實際發(fā)電量要高于風電與太陽能發(fā)電,由此看來可再生能源的發(fā)電利用率還有待于進一步提高。
雖然西部地區(qū)煤炭發(fā)電裝機容量小,僅占西部裝機容量的15%,但26%的電量都是來自煤炭發(fā)電,煤炭發(fā)電的利用率高達70%,遠高于東部地區(qū)的53%和德克薩斯的57%。
此外,西部地區(qū)整體發(fā)電裝機容量利用率偏低,僅有39%,東部地區(qū)為45%,德克薩斯為43%,這是西部地區(qū)發(fā)電能源結(jié)構(gòu)導致的。
西部地區(qū)水力發(fā)電裝機容量居首,風電與太陽能發(fā)電占比也高于其他兩大電網(wǎng),受氣候等因素影響較大,而東部地區(qū)與德克薩斯(ERCOT)煤炭與核能發(fā)電裝機容量占比較高,受氣候等因素影響小,發(fā)電利用率較高。
德克薩斯地區(qū) 天然氣發(fā)電一家獨大
德克薩斯(ERCOT)是三大電網(wǎng)體系中最小的,其發(fā)電主要以天然氣為主。德克薩斯(ERCOT)超過一半的裝機容量為天然氣發(fā)電,其中以聯(lián)合循環(huán)燃氣發(fā)電為主。
德克薩斯(ERCOT)風電裝機容量較高,但利用率僅為22%,同樣存在利用率偏低的問題。而與此形成鮮明對比的是核能發(fā)電,在三大電網(wǎng)體系中核能發(fā)電的利用率都在90%以上。這是由于在相對穩(wěn)定的環(huán)境下,核能發(fā)電的效率最高,并且核能發(fā)電的成本也相對較低。