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Insights from Our Experts

Utilities Can Get a “LEG” Up with Beneficial Electrification—But Regulators Also Have to be Ready

by Ken Colburn Richard Sedano on

In a series of blog posts over the last several weeks, RAP has spotlighted the opportunities associated with beneficial electrification—the practice of electrifying appliances and machines that are currently powered by fossil fuels. Embracing beneficial electrification provides a significant opportunity for utilities, making them more competitive by giving them a “LEG up”—where “L” stands for…

Beneficial Electrification: A Growth Opportunity

by Ken Colburn on

In the first blog post in this series, we observed that rapid power sector transformation presents challenges but also opportunities for utilities. As older, inflexible resources are retired, cleaner, more distributed resources are being deployed by companies and customers who are consuming, saving, and producing energy in new ways. We also discussed a major opportunity…

Beneficial Electrification: A Key to Better Grid Management

by Ken Colburn on

As highlighted in our earlier post, Beneficial Electrification: Opportunity Knocks for Utilities, the power sector is rapidly transforming. Today’s older, inflexible resources are being retired, the grid is becoming more flexible, resources are getting cleaner and more distributed, and customers are consuming, saving, and producing energy in new ways. Beneficial electrification—which refers to electrifying energy…

States will Decide Future of U.S. Energy

by Frederick Weston on

With the coming change of administration in the U.S., speculation on the future of the Clean Power Plan (CPP) is running high. During the campaign, the president-elect made his views on climate change—it’s a hoax perpetrated by China—perfectly clear; and, since the election, he has appointed people to key agencies—the Environmental Protection Agency and the…

特朗普来了,而美国将继续能源转型

by Frederick Weston on

本周五美国将迎来新一届政府,与此同时,关于美国《清洁电力计划》(Clean Power Plan,简称CPP )存留的猜测也甚嚣尘上。当选总统特朗普在竞选期间就明确表达了他对气候变化的看法,他认为所谓的“气候变化”就是中国恶意编造的一场骗局。自胜选以来,特朗普先后提名的几个重要机构的负责人,包括环境保护署和能源部的提名人选,都曾在言语上或实际行动中表达过类似看法。 特朗普的过渡团队已经对能源部的现有工作进行了高调的质询,目标直指曾经负责气候变化相关事宜的官员。一切迹象都表明,这位新任美国总统将会停止抵御全球变暖的努力,首当其冲的就是要废除《清洁电力计划》。 但要废除这一法案并不容易。《清洁电力计划》是基于联邦法律而被采纳的,意在应对碳排放对公众健康的威胁(这一结论获美国最高法院的支持)。美国总统无权单方面撤销该计划。因此,虽然《清洁电力计划》可能暂时处于“搁置”状态,也就是说在司法审查阶段该计划暂时无法得到落实,但是支持者们仍然乐观地认为,这项计划最终能够经受住美国最高法院的严格审查。一年前,美国最高法院大法官安东宁·斯卡利亚(Antonin Scalia )去世后,共和党控制的参议院使该席位极具争议地一直处于空缺状态。特朗普提名何人填补这一空缺将会对《清洁电力计划》的存废产生巨大影响。但无论如何,我们都不应该指望新一届美国政府会在法庭上维护《清洁电力计划》,或者说在《计划》得到法院支持后积极落实相关措施。 不出意外,至少在未来4年里《清洁电力计划》将会是一纸空文。而这对美国未来的气候变化相关行动意味着什么?乐观主义者也许会觉得这没那么可怕。原因很简单,因为美国各州层面的努力从未停歇。 州的力量 气候变化本质上是个能源问题,一个如何生产和使用能源的问题。各州政府早就意识到了这一点并引领着清洁能源转型。然而,美国联邦政府从未出台过一个全面、统一的国家能源政策。没错,在过去这些年里,国会在能源方面的政策总是让人捉摸不透,他们既支持核能发展,也支持可再生能源探索,既支持国内化石燃料资源开发,也支持取消对独立电力企业的并网限制。但是,从整个国家层面上来看,国会从未采取实际行动,全面推动能源生产和使用向低成本、低污染的方向改革。 于是各州政府纷纷行动起来。依据美国宪法赋予的权利,这些“民主实验室”在过去40年里所开展的工作弥补了联邦政府在这一方面的不作为。他们认识到,能源使用真正的成本源自对环境的破坏,所以他们将终端能效提升投资变成了不成文的法则,将提高能效作为满足能源需求的首要途径。 除此之外,各州政府还制订落实了一系列支持可再生能源发展的项目,目的是使新能源最终能够参与公平市场竞争。这些扶持项目不仅开拓了新的电力市场,也为电力生产所需要的新的服务——如电网系统的灵活性和平衡性——开拓了空间,因为电力还不能被简单而经济地储存起来。在这些项目的扶持下,相关技术领域出现了很多变化:比如小型分布式清洁能源发电从无到有;再比如用户可以自主管理用电需求,既节省费用,还能造福整个电力系统。此外,各州政府还推出了排放权交易等机制,为进入能效提高和可再生能源等项目的投资带来了现金流,以加速减排进程,降低合规成本。据预测,到2030年全美各地这些减排措施累计起来的减排效果将接近《清洁电力计划》所设定的目标。 以上这些创新措施的出台都比《清洁电力计划》要早。因此,无论《清洁电力计划》未来的命运怎样,这些措施仍将推动温室气体排放进一步大幅降低。各州还会继续采取行动,因为公众对这些行动给予了前所未有的支持。比如在2016年就有多个州调高了可再生能源发电占比要求。但也不是所有州都取得了进步,所以我们也不能低估《清洁电力计划》被废除所带来的损失。因为这项计划要求所有各州必须履行减排义务,它的缺席将导致那些本就不愿采取减排行动的州继续保持不作为状态。这样的结果是我们都不愿意看到。《清洁电力计划》是应对紧迫的全球威胁的一个兼顾各方利益的、有创意的途径,不能仅仅因为有人对它不满就将它忽视。 如果《清洁电力计划》被推翻,那么美国在气候变化领域的领导力将受到重创。包括中国、德国和印度在内的多个国家就必须额外承担更多的领导责任。幸运的是,包括加利福尼亚州、康涅狄格州、马萨诸塞州、俄勒冈州、纽约州和佛蒙特州在内的多个美国地方州政府仍将与上述国家一道,为气候保护行动贡献出自己的力量。 原文刊登于中外对话

实行排放绩效标准: 提高环境效益,助力中国电力市场转型

by Christopher James on

中国“十三五”规划(以下简称“规划”)的电力行业规划中,重申并加强了以前对建立电力市场和有序放开发用电计划的承诺。中国政府还致力于进一步减少空气污染,降低温室气体排放,其目标是到2020年将京津冀PM2.5排放量减少25%。规划提出了每年6.5%的GDP增长目标,增加服务业对经济的贡献率,并在未来的15年里,减少单位 GDP能耗。与此同时,中国决策部门正在解决煤电产能过剩问题。 我们已经在之前的文章中讨论过并会继续阐述关于发电产能过剩所带来的多方面挑战及其影响。除了我们早先提出的建议以外,我们在此推荐另外一项政策,即在全国范围内实行排放绩效标准(Emission Performance Standard,以下简称“EPS”),参照美国新英格兰地区所制定的EPS模板规则(model rule),这项标准不仅涵盖了CO2, 还包括了NOX, SO2和汞。 EPS是针对NOx,SO2,CO2和汞等特定污染物所制定的基于绩效的排放限值(以千克/兆瓦时为单位)。EPS的实施对象是指定地理区域的电力零售商(同样适用于直接从发电厂购电的大型终端用户),而不考虑特定电厂年限、所使用的燃料或技术类型。换句话说,考虑到每个零售商和大型终端用户会与多个发电厂签订购电合同,EPS要求他们的购电组合需满足一定的排放标准。 美国加州实行的EPS、排放交易系统(Emission Trading System)和可再生能源配额制(Renewable Portfolio Standard)是帮助该州遵守法律规定,实现到2020年将温室气体排放量减少到1990年水平,进而按照Jerry Brown州长的行政命令,到2030年实现在1990年水平上降低40%温室气体排放目标的政策基石。加州每兆瓦时500千克二氧化碳的排放绩效标准,确保了该州消耗的电至少与新的联合循环天然气电厂生产的电一样清洁。EPS适用于州内所有购电合同,也适用于外来电的最初售电商,为了配合排放交易系统,加州的EPS实际上作为对本州内发电厂以及从其他州、加拿大和墨西哥输入的所有电的排放上限。输入加州的合格可再生能源发电量也有助于该州实现最近颁布的2030年实现可再生能源配额达到50%的目标。这项可再生能源配额制度(RPS)作为州内和外来电的排放底线。同步实行EPS和RPS为未来的排放轨迹提供保障,有利于加州实现2020、2030年及更长远的温室气体排放目标。 EPS如何发挥作用? 中国的决策部门可以通过建立模型初步设定某个EPS水平,建模工作可以由与能源环境机构合作的研究型大学完成。按照初步设定的排放标准,EPS值每年可减少2%至3%,以便于加快低效火电厂的淘汰,并降低可再生能源的弃电量。在未来很长一段时间(可能是十年)持续实行这一政策,就会发出明确的信号引导发电项目的投资和指导能源规划工作。 制定了EPS后,每个零售商(或大型终端用户)必须要证明其与各发电厂签订的合同组合符合总体标准,以便有资格与工业终端用户签署和履行双边合同。这项政策需要考虑的其它因素还包括: EPS要在哪一级别上实行,是针对一批火电厂?是全省范围内实行,还是按其他某种方式实行? 由什么机构负责设计、实施和执行EPS?环境保护部和国家发展和改革委员会是主要负责机构。但地方环境保护局和地方发展和改革委员会也将发挥重要作用。 为实现合规还需要新建或升级哪些信息系统?现有的连续排放监测系统(Continuous Emissions Monitoring Systems)可作为是否合规的支柱体系,也可以与2017年将要实施的全国碳排放权交易市场体系形成关联。 EPS如何与其他排放要求(如总量控制和交易计划)结合使用?(这是我们将在稍后的文章中讨论的问题。) 由中国研究机构建立的模型有助于EPS与其他空气质量政策之间的协调,并能够确定大气污染物减排潜力以及合规成本。环境空气质量模型可用于评估EPS在多大程度上能够帮助实现国务院的空气质量目标,例如,到2017年底北京的PM2.5要减少25%。 为确保有效性,制定EPS的过程应类似于美国的新污染源排放标准(New Source Performance Standards),或类似于欧盟的最佳可用技术(Best Available Technique)的设置标准。这些都是基于发电量的排放标准,反映末端减排技术。加利福尼亚州的EPS值是根据排放绩效最好的天然气发电厂来设定的,反映了该州主导的化石燃料组合。在中国,天然气发电要比美国少很多,因此制定 EPS可以基于效率最高的火电厂、零排放的可再生能源发电、水电以及核电的总体排放水平。这一做法与中国目前基于热耗率的政策形成了对比,因为按照这样规定的排放标准,几乎有一半的现有电厂无需进一步减排就能符合标准。 EPS助力电力行业改革 中国于2012年颁布了世界一流的发电厂排放标准,在“十一五“和”十二五”期间,通过“上大压小”政策(要求建设大型高效发电项目,关闭小型低效电厂)关闭了总共100GW以上装机容量小于200MW的老旧低效发电厂。发改委“9号文件”(2015)为电力行业改革提出了广阔的愿景。然而,若干相互矛盾的因素阻碍了中国实现这些政策目标: 虽然一些老旧电厂已经关闭,但2016年新建火电厂却达到了54GW; 现有火电厂的发电小时数已从2005年的平均5,865小时减少到2014年的4,739小时,随后进一步降至2015年的不到4,000小时。 火电产能过剩以及受制于以省为界限的电力平衡区,导致了更高的弃风率,2016年第一季度全国风电平均弃风率为26%,吉林、新疆和甘肃的弃风率接近50%。 计划发电可能将在2020年取消,将迫使发电企业寻求新的途径,来确保其现有电厂的继续运行。仅通过计划发电制度的终止,并不能确保关停落后电厂,也不能减少过剩的产能。而EPS可以帮助弥补这一差距,鼓励更充分地利用更新,更高效的发电机组。 有一点担心的是,售电企业可能会提出,或者买方也愿意与最低效率的火电厂订立合同,因为他们可能压到最低的直接成本。这样的结果会阻碍使用最新和最高效的发电厂,不利于解决可再生能源的大量弃风现象。这样做还会继续给消费者和环境造成高昂的外部成本,增加了空气污染和环境损害,其价值估计为GDP的3.5%至8.0%。 通过压缩淘汰最低效火电厂,EPS将这些机组逐出市场,以便能够更好地利用更现代化的高效火电厂和可再生能源资源。 EPS在环境与能源的“缝隙”之间架起了桥梁,符合“9号文件”让电力部门支持环境改善的精神,并有助于克服现有省级平衡区的结构带来的局限性。今天,跨省进口/出口的电力很少,这使得北部和西部的可再生能源发电难以到达人口集中的东部和南部地区。双边合同可以由任何行政区内的实体之间商定; 按照合同实行EPS将有助于释放目前由于省边界条件而被浪费的可再生能源。欧洲和美国都拥有着较大规模的平衡区,这有助于提高电力系统的可靠性,并向电网公司发出强烈信息,鼓励他们投资所需的多种资源,让更多的可再生能源发电上网。 EPS有助于巩固环境改善的努力 EPS有助于巩固通过提高可再生能源利用和零排放发电所产生的环境效益,确保实现“十三五”规划的目标(以及今后更长远目标)。通过能源与环境规划机构之间的密切协调,EPS有利于打破中国目前的各自为政的局面,促进这些领域的交流合作。 实现大气污染的减排目标,充分利用中国最清洁的发电资源,需要出台多项政策,也要加强部门间的协调。EPS是中国可以采用的一种新的政策工具,以确保电力行业的改革能够与改善空气质量相辅相成。正如加利福尼亚州所证明的,EPS也可以确保减少温室气体排放取得进展。此外,通过阻止低效火电厂的运行,EPS可以通过加快这些机组的淘汰步伐,有利于缓解中国严重的煤电产能过剩问题。 This post is also available in English.

Beneficial Electrification: Opportunity Knocks for Utilities

by Ken Colburn on

It is increasingly apparent that power sector transformation isn’t happening in the future; it’s occurring now. Already, resources are cleaner and more distributed, previously docile customers are actively seeking opportunities to save, consume, and even produce energy in new ways, and unregulated service providers are emerging to motivate customers and make it easy. One of the…

Emissions Performance Standard Could Improve Environmental Outcomes and Complement China’s Electricity Market Transition

by Christopher James on

The electricity sector components of China’s 13th Five Year Plan reaffirm and strengthen previous commitments to establish electricity markets and to eliminate the generation quota system. The Chinese government has also committed to further reducing air pollution and greenhouse gas emissions, as with the target to reduce JingJinJi PM2.5 emissions in 2020 by 25 percent. A…

How Europe can Deliver on Energy Efficiency

by Jan Rosenow Edith Bayer on

The European Commission’s recently released Clean Energy Package, has a 2030 target of 30 percent energy savings. An important policy instrument to deliver these are Energy Efficiency Obligation (EEO) schemes. According to new RAP research, not only are EEOs a highly cost-effective way to deliver energy efficiency, but over the long term they can deliver…

Retooling Regulation: Is Integrating Energy and Environmental Regulation Legal?

by Christopher James Ken Colburn on

Broad state authority under the Clean Air Act means regulatory reforms would likely be permitted This is the third of RAP’s four-part series on the merits of greater integration of energy and environmental planning and regulation. The first piece set out the general concept, a process we’ve dubbed “E-Merge.” The second laid out a sample…