图片来源:Nathan Phillips
更多关于能源书呆子的思考
燃烧天然气所产生的二氧化碳排放量比燃烧等量煤炭所产生的二氧化碳排放量要少。由于这一事实，天然气被许多政策制定者视为煤炭的“清洁”替代品。
然而，在过去几年中，气候活动家一直指出了两个令人担忧的事实：（1）甲烷（天然气）是一个有效的温室气体 - 在前20年期间，高效（在质量基础上）约80倍甲烷释放后;（2）我们国家的天然气管道远远低于一些人的想法。
将这些事实放在一起，一些专家得出结论，“天然气比煤炭差”。
我们需要改变对天然气的依赖
2017年3月9日，在波士顿举行的建筑能源17会议上，四位专家做了题为“甲烷泄漏、公共政策和天然气电网的未来”的报告。演讲者分别是来自剑桥大学的Audrey Schulman、来自波士顿大学的Nathan Phillips、来自佛蒙特大学法学院的Patrick Parenteau和来自南山公司的Marc Rosenbaum。
波士顿大学(Boston University)教授内森·菲利普斯(Nathan Phillips)发表了几篇论文，专注于天然气泄漏问题的规模，包括地图城市管道泄漏:甲烷泄漏横跨波士顿和城市环境中易泄漏的天然气输配基础设施的易泄漏甲烷排放。
这次演示令人大开眼界。在听取了这四位专家的意见后，我比以往任何时候都更加确信，从天然气转向全电力解决方案的重要性。
在本文中，我不会假装对这一主题的所有重要研究。感兴趣的GBA读者希望深入了解天然气泄漏和问题范围的许多在线文章......
16条评论
热泵泄漏
优秀的文章，和一个很好的理由停止辩论，选择全部电动。
注意:当我们转向热泵时，我们应该小心，不要简单地用HFC制冷剂泄漏代替甲烷泄漏。有很多理由相信制冷剂泄漏不是一个大问题。首先，如果有制冷剂泄漏，系统就会停止工作，所以它必须得到修复，而你可以忽略甲烷泄漏，所有东西都继续工作。但是氢氟碳化物是一种严重得多的温室气体。如果我们要努力转向新型系统，我们应该考虑转向低GWP制冷剂，如二氧化碳，和/或转向包装系统，如在工厂密封系统中有少量制冷剂的空气-水热泵。
收集网络vs分销网络?
因此，我们似乎会继续在老化的配电网中有损失，直到有损的比特被修复或放弃。随着使用量的减少，未修复的损失将在总使用量中占越来越大的百分比。
压裂臂架导致收集网络的大幅增加，随着损失的增加。幸运的是，这些往往是更新的，损失更为集中，较少，更大的泄漏（更容易找到和修复），并且由于生产耗尽时，网的部分可能会被密封。
燃气发电
谢谢你写这个，马丁。过去GBA的许多博客文章都更支持天然气，很高兴看到更广泛的认识到甲烷的真正风险。
虽然消费者的“天然气与电力”决定在家庭层面有一些相关性，但值得强调的是，真正大的交易是在公用事业/公共政策层面。这个问题是否有未来的网格能源将来自保护和可再生能源，或者我们是否通过升高煤炭和核来升高燃气动力装置，我们是否会建立下一代化石燃料基础设施。正如你所指出的那样“......长期解决方案必须包括消除天然气分配系统，有一个分支。”
然而，现在，遗憾的是，另一个方向 - 走向新的气体基础条。天然气行业正在积极定位本身在网格能源生产中发挥重要作用，如果行业成功地升高电力厂需求和进出口市场，并夯实保护和可再生能源的有效性，那么就是全电动带我们都希望大大天然气供电，并且可能从气候角度比旧的角度更糟糕。
在纽约观看这场辩论很有意思。我们似乎同时在朝着相反的方向前进:2014年，州长库莫最终屈服于公民和科学家的要求，拒绝了天然气行业使用大量水力压裂法提取页岩气的申请。但从那以后，事情就变得混乱了。该邦已经宣布将关闭备受争议的印度角核电站，这些核电站为该邦提供了12%的电力。同时状态过程中缩减它的一些保护程序和允许大规模的天然气基础设施的扩建,包括多个管道项目将水力压裂气体从宾夕法尼亚州养活庞大的新天然气发电厂以及出口市场在加拿大。
批评人士指出，在这种情况下，加州显然不可能实现任何温室气体排放目标。在佛蒙特州进行的一项类似的实验以明显的失败告终:在关闭Yankee核电站后，该州转而使用天然气，但仍无法将温室气体排放量降低到接近目标的水平。
所以我想再次值得强调，“全电动解决方案”只与提供给它们的网格一样绿色。
回应本内特·桑德勒
贝内特，
你做了一个好点：对于那些致力于减少温室气体排放的人，从我们的家中取出天然气炉并用电热泵取代它们是必要但不够的步骤。
如果我们的电网包括燃烧天然气的发电厂，我们的家庭仍将依赖天然气管道。
简而言之：我们都有很多工作。
全电动也解决不了燃气网泄漏的问题。
除非我们准备完全放弃当地的分销基础设施，否则追查天然气网络泄漏必须成为优先事项。无论是5户还是500户人家连接到漏水的配电干线上，漏水率是一样的，修理费用也是一样的。
大型燃气传输和分配管道喂食燃气发电机通常具有比本地住宅气体网格运营商更好的维护时间表和缺陷检测（和预算），但我相信也有所不同。
热电联产机(无论是大的还是小的)的热效率几乎是联合循环燃气电厂的两倍，与煤炭相比提高了它们的绿色信用，但不是一个普遍的解决方案。相对于电力负荷而言，需要一个显著的热负荷才能使它们可行。
正如贝内特·桑德勒(Bennett Sandler)正确指出的那样，全电力解决方案的绿色程度取决于供电电网的绿色程度，但电网的绿色程度并不是一个固定的数字。它发展迅速，总体上朝着低碳方向发展。近年来，美国电网上的可再生能源发电能力超过了新的化石燃料发电厂，尽管由于经济原因，不灵活的核电和基础负荷煤正被淘汰。在所谓的“解除能源管制”电力市场中，全电力客户可以选择从100%可再生能源供应商购买。即使这些电力不是来自本地，从净温室气体的角度来看，其净效应也几乎是相同的，而对低碳水化合物电力的需求增加，从经济上讲有利于可再生能源。(纽约州就是其中之一。)
虽然铭牌容量只是故事的一部分，但风力发电的“容量因子”现在是35%以北，有时新风的容量因子是45%以北，联合循环气的容量因子一直在缩小(即使是新电厂)到不到50%。(产能系数为年平均产量除以铭牌产量。)认为核电或煤炭等大型不灵活的“基负载”电力对于高效可靠的电网运行是必要的，这主要是一种文化或习惯。在PJM地区，需求响应已经占到年高峰负荷的10%以上，将其扩大到30%的高峰负荷仍然是经济的。这是足够灵活的负载，以覆盖大量的每日/每小时产量变化的可变输出可再生能源。所以即使等区域网格ISO-New英格兰在字面上一半的年度能源在电网目前从天然气(主要是联合循环,平均热效率约为50%),变量的无情的建设可再生能源将被削减到气体的能力因素舰队在10年,在很大程度上尤其是在马萨诸塞州强制建造的海上风力发电开始上线的时候。短期内，该地区核电和煤电的退役可能会增加天然气的产能因素，但只有那些梦想着建造管道的开发商相信，这些退役项目注定会被更多的天然气所取代。即使一些取而代之的是气体,这些新发电厂是一个数量级比煤更灵活或核,并将继续“玩好”变量的可再生能源,即使他们削弱它们的能力因素,现有的煤炭和核能的东西基本负载植物不能做。
随着核电站和煤电厂的退役，纽约或ISO-NE地区是否需要更多的天然气电厂还有待讨论。目前，ISO-NE还没有需求响应市场，尽管它已经开发了数年。由于华盛顿地区法院否决了联邦铁管局第745号命令，市场设计和推出被推迟，该决定后来被美国最高法院推翻。FERC第745号命令(除其他事项外)要求，需求响应的报酬与批发电力市场(包括容量市场和辅助服务)的发电机的报酬相同。目前，ISO-NE需求响应市场预计将在大约一年之后启动，距离Pilgrim核电站退役不到一年，也距离第一轮海上风力发电的试运行不到一年。它需要多长时间才能达到PJM电网峰值的两位数仍有待观察，但应该少于5年。朝圣者的退休可能会提高地区天然气厂的产能因素几年，但随着更多可变的可再生能源的建设，不会超过这一点。需求响应市场将彻底摧毁燃烧天然气和石油的峰值电厂本已很低的产能因素。马萨诸塞州也已下令建立一个电网存储系统，以彻底终结尖峰电厂。峰值发电机组的热效率仅为联合循环电厂的一半多一点，与联合循环电厂的热效率相比，联合循环电厂的热效率降低将大大超出比例。
底线是，随着大量不灵活的电网容量被淘汰，电网碳足迹的年复一年波动已成为新常态。但即使是中间趋势线也强烈倾向于美国东北部的低碳。佛蒙特州扬基的关闭只有在与其他世代相比时才真正有意义在那个人口少的州内几乎没有发电能力。虽然佛蒙特州目前通过ISO-NE电网进口的燃气电力比以前多，但这只是暂时情况。佛蒙特州的绿山最大的效用权力是一个沉重的启动子和效率的支持者,一个分布式电源(两边的米)以及分布式网格存储(同样,两岸的米),以及由此产生的混合比核电站更灵活和更低的影响,它将最终取代。作为一家规模较小的公用事业公司(与大多数纽约公用事业公司相比)，Green Mountain Power能够达成共识并迅速采取行动，并正在成为分布式可变输出可再生能源如何支持第一世界电网的前沿例子。对GMP首席执行官的播客采访可以在这里找到:
https://soundcloud.com/theinterchangepodcast/mary-powell-is-not-your-typical-utility-executive
但无论天然气电网使用量是大是小，在监管强制监测和维修生效之前，甲烷泄漏都将是差不多的。
修剪管道的分支
正如我在文章中所指出的，“除了堵塞现有的泄漏，一个长期的解决方案必须包括取消天然气分配系统，一次一个分支。”
这是“全球思考，当地思考”人群的好项目。我们需要建立邻里目标：一次一个cul-de-sac，让我们让我们的邻居去全电气。
一旦我们的死胡同里扔掉了最后的天然气设备，我们必须游说当地公用事业公司限制供应我们街道的管道分支。
．..或者一次只削减一个州的分支。
拟议在马萨诸塞州院校围绕马萨诸塞州的立法洗牌，使所有能源化石 - 乏力无款，包括现有的房屋。该授权将比新建建设更早。（他们也包括个人运输 - 没有化石燃烧器！）目前的草案生活在这里：
https://malegislature.gov/Bills/190/S1849
如果在接下来的几年里，某个版本的法规得以实施，热泵行业将会呈指数级增长，很快就会在新建筑市场占据主导地位，而不是强制性的。改造循环热泵可能会开始占据市场份额的更换设备不久之后。
但从近期来看，一次一个死角地修补漏洞是很有帮助的。
不仅仅是全电动家庭……
Martin，我认为你的最后一句评论是“…是时候加入所有可再生电力的潮流了。在这个国家的许多地方，电力是由煤电厂和燃气电厂产生的。
回复Armando Cobo(评论#7)
阿曼德,
当然我同意你的劝告,“是时候加入可再生电力潮流”,在某种程度上,我们可以,这就是为什么我写道,“未来的家是全电动——装备(如果可能的话),光伏阵列大小来平衡国内的电力消费。”
出于许多原因，建造一个离网房屋并不是一个好主意。(离网家庭不可能利用光伏阵列产生的所有电力。)
虽然我们有一个未陷入南方的朝鲜屋顶的人或未陷入沉默的草坪曲线，但可以将硬币放入储钱罐中以保存PV阵列，这并不能解决流体燃料的电网问题。为了解决这个问题，我们需要投票给正确的政治候选人，经常致电我们的国会代表和参议员，参加示威活动，并继续要求我们当地的公用事业公司解决了应得的紧迫性的气候变化危机。
@ Dana re趋势线
“但即使中间趋势线也强烈朝着美国东北部的低碳碳。与其他发电相比，佛蒙特州yankee封闭在与州立较小的州发电能力很少的那一代相比。
抱歉，丹娜，我觉得你错了。1)自2014年以来，新英格兰的发电二氧化碳排放量一直在上升，而不是下降。2)废弃核电是原因佛蒙特扬基有600兆瓦的零排放能力，这真的很难抵消。这是最近一篇关于这个主题的文章的导语:
“根据ISO最新的新英格兰发电机空气排放报告，弗农佛蒙特州扬基核电站的退休导致了新英格兰地区十年来首次出现更高的二氧化碳排放率。”
更多:http://www.masslive.com/news/index.ssf/2017/02/report_closure_of_vermont_yank.html
和这里：http://instituteforenergyresearch.org/analysis/new-englands-emissions-rise-as-vermont-yankee-is-shuttered/
你可能是对的，需求响应和更灵活的电网将消除对传统大型发电厂的一些需求，但我担心，这种闪亮的分布式能源未来实际上是大量小型(监管更少)天然气发电厂的代码，而不是几家大型发电厂。“见新老板，和老老板一样……”这首歌是怎么唱的?
保护值得提及
信息的文章。没想到“清洁”煤气漏气竟然会有这么严重的问题(尽管我是一个全电风扇☺)。同意在个人/家庭/家庭层面，我们有能力让我们的家全是电。同意我们可以选择使用屋顶光伏发电(或社区或大型光伏发电、风能或其他可再生能源)。现在，请同意，燃气输送系统需要监控，维修，以及逐步淘汰的计划。不能忽视化石燃料基础设施，希望它消失。
除了我们达成的所有共识外，让我们在讨论中(一次又一次)清楚地表明，我们支持绝缘、空气密封和能量回收。最后，如果我们减少对电力的需求(空间加热和冷却、水加热、电器效率)，我们就会减少对发电厂和泄漏的天然气分配系统的需求。这不仅关乎使用可持续能源而不是核能和化石燃料，还关乎使用更少的能源，这样我们就不会为了生活舒适而污染地球。我们可能都同意，减少能源的使用是可持续发展的核心。对我来说，改善节能是一个重要的转变，人们不难理解和争论。如果他们的能源使用量很高，大多数人都不想每月支付一大笔电费。如果建筑围护结构建得很好，他们就不需要天然气或石油。
三年的时间并不代表一种趋势@ Bennet Sandler #10
“自2014年以来，新英格兰的发电二氧化碳排放量一直在上升，而不是下降。”
严重! ? !自2014年以来?
那不是趋势，这是一个昙花一现！
发电资产有几十年的生命周期，唯一值得考虑的趋势是发电机的生命周期。只看短期的波动sub-decade“趋势”归因于大量工厂关闭是彻头彻尾的愚蠢,类似于预测全球变冷或变暖根据几年的数据时世纪重要的长期趋势,和十年最低相关时间段可以推断出这一趋势。
请注意，在从引用的文章中删除的报价中：
“弗农佛蒙特州扬基核电站的退役导致新英格兰地区的二氧化碳排放率上升....
．．．．十年来第一次……”
(重点)
换句话说，它之所以有新闻价值，是因为它逆转了过去10年排放量下降的趋势(就发电资产而言，这段时间本身就很短，很难完全定义一个趋势)。
没有引用的部分是:
“与此同时，在过去15年里，新英格兰电厂的排放量显著下降，这在很大程度上是由于天然气取代了煤炭和石油。可再生能源正在取得进展，但无法迅速取代核电站的产能。”
(重点)
注意过去时态“......是......”。通过增加现有的燃气车队的容量因素，替换600MW的高容量因子基准容量总是要快得多，而不是在陆上风中建造1.5千兆瓦，但这并不是说新风＆PV的等同产出不会在合理的时间范围内到达那里。它最令人愉快地将是下一个几十年来，这将是比新英格兰的核舰队更大的规模。
15年趋势逆转的原因和规模是完全可以预测的，排放量仍然低于2007年的峰值——这一波动甚至没有完全消除10年的趋势。2019年《朝圣者》(Pilgrim)变黑时预期的上升也是完全可以预测的。但这些短期到中期的事件并不能定义这种趋势。
更新的化石燃料燃烧器比它们所取代的化石燃料燃烧器有更高的热效率，光伏和风能是零排放的，持续了几十年，在过去的十年里，每年的安装率呈指数级增长。(在2016年税收补贴延长之前计划的项目出现税收补贴热潮后，2017年PV可能会出现下降)。10年来，分布式可再生能源的积累能力呈指数级增长，就像地区电力需求10年来持平或下降一样。我们没有理由相信需求很快就会上升(恰恰相反)，但我们有理由相信，在未来10年，能效和可再生能源的安装速度将保持强劲(如果不再是指数级增长的话)。2016年仅MA新增PV的数量就足以替代Vermont Yankee年产量的10%以上(根据相关产能因素进行调整)。
它完全可预测，数十年的区域趋势是继续提高最终利用效率，持续建设光伏太阳能（仪表两侧），建筑物（在MA）网格储存中（授权）和建筑物大规模的海上风（也是在MA的授权。）新英格兰的大多数光伏都是在米的比赛员的侧面上，无法对ISO运营商（缺失的需求除外）看不到，因此甚至没有计数混合，并不是它影响了绝对的EMMISIONS。有理由认为，随着新的PV +储存比峰值工厂电源更便宜，商业和网格秤PV将捕获第二次风力（该系列已经在亚利桑那州越过：http://www.utilitydive.com/news/updated-tucson-electric-signs-solar-storage-ppa-for-less-than-45kwh/443293/）
在中期，到2024年（封闭后10年），佛蒙特州洋基闭幕的上涨将由建筑效率和可再生能源（以及加拿大的水电）消失。到2029年（朝圣者之后10年是吐司）排放的相关联观将超过仍然更加效率和可再生能源的抵消，以及水电进口，也减少了旋转储量和峰值排放作为网格电池等级峰值员去了渡渡鸟的方式。
我们应该在年底之前对海上风的扩张时间表进行更好的处理，因为提案和出价进来，并更好地估计，从最近和计划的核电站封闭恢复下降趋势趋势线：
https://www.usnews.com/news/best-states/massachusetts/articles/2017-05-01/utilities-readying-bids-for-coastal-massachusetts-wind-farm
从加拿大进口电力的新输电线路容量的建设在明年也会更加为人所知。它肯定不是静止不动的，而是真正的下降趋势。一些较新的高效气体燃烧器前可能会因经济原因原来预期的生命周期,就像中年核武器和化石燃烧器是屈服于零边际成本的影响网格规模可再生能源驱动力量在地上的批发成本在中西部北部地区。在爱荷华州，风力发电用了不到十年的时间，在一年的时间里就从不足1%增长到了超过30%。在近海风能的学习曲线上，同样的事情在新英格兰发生并非不可能(尽管不能保证)。
因此，是的，关闭大型基载核武器对排放有短期到中期的影响，但几个小亮点并不代表一个趋势。
(编辑添加)
改变网格时代的迹象:
https://www.greentechmedia.com/articles/read/chinese-wind-turbine-company-goldwind-wants-to-hire-out-of-work-coal-miners
佛蒙特扬基的碳足迹是多少?
Bennett Sandler说:“佛蒙特扬基有600兆瓦的零排放能力。”读到核能零碳足迹的断言是很常见的，但这忽略了反应堆和涡轮机之外发生的一切。我想知道Dana, Martin，或者其他人是否能提供一个稍微更全球的比较，一个像Vermont Yankee这样的工厂的碳足迹与我们已经讨论过的一些替代。一些人在辩论中说，佛蒙特扬基不应该被关闭，所以我想知道它正在进行的年度碳足迹是什么样子的，在它关闭前不久。然而，更重要的是它的总碳足迹，从规划到建设，从运营到退役。这与当前替代能源的碳足迹相比如何?
回应Derek Roff
德里克,
我将提供关于该主题的两个文章的链接。
1.第一篇文章来自核电行业，因此应采用一粒盐：
利用核能避免温室气体排放。
2.第二篇文章似乎更为平衡:
核能：评估排放量。
佛蒙特扬基的生命周期碳含量很低
该反应堆持续了大约40年，一个足够长的生命周期来“偿还”温室气体排放的烘焙所有石灰石，使混凝土制成混凝土。核电站每千瓦时的边缘碳足迹相当小，但施工材料占地面积很大。这是升级和保持现有的反应堆队伍的理由之一。
但是，升级和维护的财务成本现在高于公用事业规模的太阳能和风能的水平生命周期成本，这使它们变得不经济，因为批发电价随着零边际成本可再生能源的增加而下降。在不久的&中期有温室气体的理由让他们尽管成本较高,为了避免短期内排放光点时关闭,但必须承担一个不切实际的长周期合理化新的轻水反应堆的建造成本,更不用说混凝土产生的温室气体了。SC和GA正在建设的SCANA和Vogtle反应堆现在已经停止运转，可能永远也达不到一千瓦时的发电量(!)，但它们已经产生了与建筑材料相关的大部分排放。
尚商业 - 未经证实的小型模块化反应器如熔融盐反应器在大气压下运行，不能在压力下爆炸，因此不需要先前一代反应堆需要的粗糙混凝土容纳建筑物，并且应该相应地具有更好的碳足迹，如果/当他们建造时。与轻水反应堆不同，新的反应堆设计可扩展，甚至适合村庄大小的负载，并且需要更少的负载和/或网格基础设施是有用的。它们还能够在燃料 - 现有的反应器中提取更多的能量，仅使用3-5％的可用能量，然后燃料杆变得太机械脆弱，以安全地保持服务，以便在底部落到底部并熔化继续以不太控制的方式反应。在熔融盐反应器中，没有燃料的熔融释放的东西 - 在使用中已经熔化并溶解在设计师盐中。我的肠道告诉我，小模块化反应堆技术的发展已经太晚了，游戏对现有的低碳水化合物电源具有竞争力，但有多家公司在那里努力。他们需要击败光伏，风和储存的快速下降的成本学习曲线，以获得市场立足点，这是每年变得更加强硬的障碍。
随着“万物电气化”的到来，电力需求有可能开始增长，但这并不一定意味着更多的大型集中发电厂。NREL去年发布的技术评估显示，即使是现有的光伏发电也可以提供美国现有屋顶每年使用的近一半的电力(不需要覆盖新的房地产)，这是一个巨大的电力，即使只建造了一半!此外，美国还有大量尚未开发的海上风力发电，可使发电量增加一倍以上。目前，这项技术正变得足够便宜，足以具有竞争力，但价格仍在逐年下降。
布雷斯集团认为坦克Wonks在今年早些时候提前产生这种（相当短，可读）的“一切的电气化”分析，以应对缺乏需求增长的焦虑，以及随着分布式可再生能源的需求迅速萎缩的可能性楼层：
http://www.brats.com/system/publications/pdfs/000/005/396/original/electrification_-_emerging_opportunities_for_utility_growth.pdf?1485268804
谢谢你们，Martin和Dana。
马丁，我很感谢你提供的链接，以及丹娜提供的额外讨论和链接。(经过编辑，避免两篇单独的“谢谢”帖子。)
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