数据 | 美国风电光伏等清洁、可再生能源潜力报告
美国环境研究与政策中心（Environment America Research & Policy Center）和前沿组织（Frontier Group）发布《我们有力量：认识美国清洁、可再生能源的潜力》报告（We Have the Power, Realizing clean, renewable energy’s potential to power America；Power取“力量”和“电力”双关意）。报告提出美国拥有足够的风电和光伏资源，足以为美国提供数十倍的电力需求，从而尽快摆脱对化石燃料的依赖。
报告认为，美国是时候摆脱对化石燃料的依赖了。煤炭、石油和天然气是导致地球迅速变暖的主因，每年在美国因空气污染导致数十万人死亡以及对环境造成无法估量的破坏。从风能、太阳能和其他可再生能源转向零排放能源，可以解决美国一系列最紧迫的环境和公共卫生挑战。
来自劳伦斯伯克利实验室的数据显示，可再生能源技术正在迅速改进。2019 年，平均安装的风电机组的发电量比 2010 年安装的多 42%。2019 年，新住宅太阳能电池板的效率中位数比 2010 年安装的效率高出 37%。
而清洁能源技术的成本正在直线下降。从 2009 年到 2020 年，风电的成本下降了 71%，公用事业规模的太阳能成本下降了 90%。
我们比以往任何时候都可以使用清洁能源为更多生活提供动力。我们可以依靠清洁能量走得更远。从 2010 年到 2020 年，电动汽车 (EV) 的中位数行驶里程翻了两番。
我们可以进一步减少浪费。到 2050 年，能源效率和电气化有可能将总的能源需求量减少一半。
美国拥有可再生资源和技术来摆脱化石燃料。现在，我们需要更多的州和城市以及联邦政府对100% 清洁和可再生能源的未来做出强有力的承诺。
《我们有力量：认识美国清洁、可再生能源的潜力》报告
We Have the Power
Realizing clean, renewable energy’s potential to power America
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美国有能力建立一个以风能和太阳能等清洁的可再生能源为主体的能源系统。美国可以采取诸多途径来利用其丰富的清洁能源潜力，帮助美国迅速实现一个可再生能源电力系统。
地方、州和联邦层面的政策制定者应做出具体承诺，最迟到 2050 年实现 100% 清洁和可再生能源。通过这样做，整个国家将在七个州和 170 多个承诺使用清洁电力或清洁能源的城市树立的榜样基础上，再进一步。
可再生能源作为应对气候变化、清洁空气和保护环境的工具，具有巨大的前景。
据估计，燃烧化石燃料造成的污染每年在美国造成超过十分之一的死亡——2018 年总死亡人数超过 35万。
石油、煤炭和天然气占美国温室气体排放总量的 80%。
研究表明，即使考虑到制造和安装太阳能电池板和风力发电机的生命周期影响，快速过渡到零排放的可再生能源也将创造一个更清洁、更健康和更可持续的国家。
美国拥有丰富的可再生能源，足可以为国家供电上百次。来自NREL的数据显示，美国有足够的太阳能和风能，可满足国家电力需求的许多倍。
美国的太阳能资源——仅算公用事业规模和屋顶光伏——具有每年生产 2.84 亿 GWh 电力的技术潜力，相当于 2020 年美国用电量的 78 倍。美国的陆上和海上风电资源具有每年发电 4000 万GWh的技术潜力，相当于 2020 年美国用电量的 11 倍。
具体到每个州，其所具有风能或太阳能技术潜力，都起码超过该州目前的电力需求。有18 个州的太阳能资源可以满足当前电力需求的 100 倍，有 5 个州的有风能资源也超过了100倍。
康涅狄格州以外的每个州，都有足够的风能或太阳能技术潜力来满足 2050 年情景下的所有电力需求，在该情景下，交通、建筑和其他应用主要依靠电力运行。
一些州的风电潜力可达电力需求的100-232倍
有18 个州的太阳能资源可以满足当前电力需求的 100 倍，最高达1398倍
美国风光技术开发资源和2020年电力需求对比，仅海上风电潜力就可满足美国全部电力需求
可再生能源可以 24X7X365 为社会提供电力。来自学术界和政府部门的研究表明，存在许多可行的途径，美国可以通过这些途径实现一年 365 天、一天 24 小时满足整个国家的能源需求，同时主要或完全依赖可再生能源。虽然研究人员对构建可再生能源系统的最佳或最经济方式还存在分歧，但人们普遍认为，主要由可再生能源供电的能源系统是可行的。
美国《能源》杂志（ journal Energy） 2019 年的一篇文章回顾了来自全球各地的 181 项研究，这些研究评估了 100% 可再生电力或总能源系统的概念。该篇文章的结论是：“大多数经过审查的研究发现，从技术角度来看，“100%可再生能源”是可行的，而只有少数出版物反对这一点。”
研究人员普遍认为，我们为实现可再生未来所需的技术已经可用。正如 《自然通讯》（Nature Communications）杂志的一项研究所表明，“目前可用的发电和储能技术，足以满足接近100% 的电力系统运行。” 来自《可再生和可持续能源评论》（Renewable and Sustainable Energy Reviews）的另一项研究表示：“可再生能源方案所需的技术不仅已经过试验和测试，而且还得到了大规模验证。”
美国可再生能源实验室（NREL）使用复杂的模型来模拟运行在高水平可再生能源上的电网。在最新一项针对洛杉矶的研究中，NREL 得出结论认为：“可靠、100% 的可再生电力是可以实现的——如果与其他部门的电气化相结合，将提供显著的温室气体、空气质量改善和公共健康效益。”
研究人员还确定了可以帮助美国在最短时间内以最低成本实现高比例可再生能源系统的关键策略。这些策略包括投资电力传输基础设施，以便将太阳能或风能在全国范围内输送到需要的地方，另外，还须建设足够的风能和太阳能发电能力，以减少在电力输出较低时期所需的储能容量。
快速下降的清洁能源价格
实现 100% 可再生未来的关键已经触手可及。报告认为，美国有足够的潜力在对可再生能源未来至关重要的四个关键领域迅速前进，包括：建设可再生能源；电网的现代化；减少和管理能源使用；充分利用清洁能源来重振美国经济。
1. 快速部署清洁能源。在过去的 20 年中，美国风能和太阳能发电量增长了 60 倍以上，占 2020 年美国总发电量的 12%。技术和价格趋势指明了通往更快的道路未来几年的进展。
今天的风力发电机和太阳能电池组件比以往任何时候都能够以更少的空间、更低的成本和更高的灵活性产生更多的能量。从 2009 年到 2020 年，风电成本下降了 71%，公用事业规模太阳能成本下降了 90%。2019 年，新住宅太阳能电池板的效率中值比 2010 年安装的太阳能电池板效率高 37%。2019 年，平均安装的风电机组单机容量比 2010 年安装的风电机组高出 42%。
新的可再生能源技术有朝一日可能有助于为可再生能源发电提供更稳定和多样化的选择。价格下降并已成功部署在试点项目中的漂浮式海上风电机组，可以部署到深水区并利用美国西海岸附近的风力资源，而增强型的地热技术进步，可能很快就会允许更多地区使用地下热能发电的巨大潜力。
2. 提升电网的现代化程度。通过现代电网改造，比如配备储能、远距离输送以及对天气变化做出响应等功能的现代电网，已经为美国在需要时提供可靠的可再生能源奠定了一定的基础。
随着公用事业规模电池储能的每瓦时成本大幅下降，从 2015 年到 2018 年下降了 70%，电池储能的装机容量猛增。储能现在经常与新增风机和太阳能发电场一起部署。美国也正在开发长期或季节性储能解决方案，例如可再生氢，有朝一日可以帮助电网实现接近 100% 的可再生能源渗透率。
扩大输电网络的连接，可以更有效和灵活地使用可再生资源，例如在德克萨斯州，新的输电线路帮助该州农村地区释放了巨大的风力资源。高压直流线路的技术改进和成本下降，美国将新建几个重要的输电连接线路，包括美国东部和西部电网系统之间的连接。
新技术和工具已准备就绪，随时帮助构建更智能、更现代的电网。智能逆变器以及从风力发电机中提取存储的动能等策略，已经使清洁能源技术能够响应电网条件的变化。先进的计算工具，又使先进预测成为可能，这样可为电网运营商提供有关可再生能源发电的精确和详细信息。
3. 减少和管理能源需求。美国在减少能源使用并使能源需求更加灵活方面具有巨大潜力，这将减少转向可再生能源所需的新基础设施的数量。
根据美国节能经济委员会的研究，到 2050 年，能源效率可以将美国的能源使用量减少一半。美国可以通过先进的战略，如针对地理目标的效率计划和能源管理和信息系统，以及扩大对旧的、行之有效的方法的使用，实现大规模的能源削减。例如，截至 2015 年，美国每 10 个家庭中就有超过 9 个没有进行能源审计。
需求响应计划可以减少峰值能源需求，并使电网能够响应可再生能源供应的变化。2019 年的研究发现，到 2030 年，需求响应可以提供 200 GW的“经济上可行的负载潜力”，相当于峰值负载水平的 20%。
2018 年，公用事业公司报告的总注册需求响应容量为 20.8 GW，相当于约 1万台风力发电机的装机容量。现在，智能恒温器和先进的计量基础设施等新技术，正在支持先进的需求响应程序，可以帮助创建一个更灵活和响应更快的电网。
4. 用可再生能源为一切重新供电。现有技术可以为最直接使用石油或天然气的用途提供电力，并扩大美国可再生供热和采光的巨大潜力。
电动汽车 (EV) 和建筑物的效率远高于化石燃料技术。完全电气化和使用可再生能源系统，可以削减一半的一次能源消耗。
成熟的技术可用于为轻型车辆、住宅建筑和商业建筑供电，这些技术在美国 EV 技术中占化石燃料最终用途燃烧的 45%，特别是在过去十年中得到了显著改善：从 2010 年到 2020 年，电动汽车电池的每瓦成本下降了 89%，而电动汽车的中位行驶里程增加了四倍。
新技术很快就能让我们用清洁能源为更多活动提供动力。先进的电池储能技术，可用于为中型和重型货运提供动力。德勤最近的一项研究发现，在接受调查的多个制造商中，其目标是到 2035 年实现近 45% 的流程采用电气化。
美国还可以利用热能形式大量使用可再生能源。美国能源部（DOE）估计，美国在全国拥有超过 17500 个地热区域供热装置的经济潜力，其中大部分位于包括东北部在内的主要人口中心附近。
为快速过渡到可再生能源奠定基础，时机至关重要。政策制定者必须尽其所能，加速从化石燃料转向以风能和太阳能等可再生能源为主题的能源系统。各级政府的决策者应制定雄心勃勃的目标，将电力和其他能源用途转变为清洁的可再生能源。他们应该确保通过为清洁能源提供所需的财政和监管支持等政策来实现这些目标。CWEA
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来源：美国环境研究与政策中心
https://environmentamericacenter.org/feature/amc/we-have-the-power
https://environmentamerica.org/sites/environment/files/We_Have_The_Power_2021-Environment_America_Frontier_Group.pdf?_ga=2.198195945.793401916.1625289598-2074138375.1625289598
编译：风能专委会CWEA公众号
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