美国已接近尾声有记录以来最热的夏天之一。在全国范围内，热浪导致某些日子的电力需求高峰达到一定水平远远超过季节性平均水平。

电网运营商依靠所谓的“调峰”电厂来确保他们有足够的供应来满足这些激增的需求。调峰装置可以快速启动且成本相对较低，但它们通常每单位燃烧更多的燃料电比其他类型的化石燃料单位产生的产量。

由于调峰器的效率低于其他工厂，因此通常仅在高需求期间运行。从历史上看，巅峰者全年运行时间不足 10%，通常一次只持续几个小时。

尽管如此，每单位发电量的较高排放引起了环境和健康问题。截至 2021 年，有美国各地有 999 座峰化工厂，在所有 50 个州。这些工厂中约 70% 燃烧天然气，其余则由石油和煤炭提供动力。

减少空气污染和战斗气候变化，美国正在摆脱化石燃料并增加对风能等可再生能源的使用太阳能。但讽刺的是，随着气候变化产生更频繁、更强烈的热浪，许多电力系统越来越依赖调峰发电厂来平衡可再生能源发电的波动。建议：建立新的峰值或者延长老人的寿命在各州引起争议，包括威斯康星州,马萨诸塞州,德克萨斯州和纽约。

我的研究重点是发电的经济和环境成本及效益。以下是清洁能源转型如何改变调峰发电厂的作用以及在高峰需求期间保持照明的其他一些选择。

平衡电源

对于系统运营商来说，发电厂的一个关键特征是能否按需发电。许多可再生资源，包括风能、太阳能和某些类型的水力发电，被称为不可分派资源因为它们受自然支配，在条件允许时产生能量。利用它们发电的成本很低，因此它们通常会发挥最大容量。

使用化石燃料或核电被称为可调度资源因为它们可以在需要时随时发电。然而，它们的运营成本高于可再生能源，主要是因为天然气、煤炭、核能和石油工厂必须购买燃料才能运营。

其中一些工厂（历史上是那些使用煤炭或核燃料的工厂）被称为基荷电厂。它们发电相对便宜，但需要时间才能启动并达到满功率。中级单位每增加一兆瓦时的发电成本就更高，但它们的循环速度比基荷发电厂更快。峰值发电者每兆瓦时的成本最高，但他们可以非常快速地调整其输出。

从历史上看，基本负荷机组全年运行，中间机组调整输出以满足短期需求波动。峰值发电厂仅在罕见的需求高峰期使用。

但随着电力供应商向电网添加更多风能和太阳能，他们会更频繁地使用可调度化石燃料机组来平衡可再生能源发电的变化，例如，运行空调当太阳落山但气温仍然很高时。这有利于能够快速改变生产水平的单位，即使它们的燃油效率较低。结果是峰植物的作用越来越大。

环境正义的爆发点

电力生产来自化石燃料在美国减少了大规模投资风能和太阳能发电。但化石燃料发电厂仍在生产约占美国电力的 60%——这些工厂排放的污染物会导致气候变化并降低当地空气质量。

接触二氧化硫、二氧化氮、颗粒物和臭氧与呼吸系统和心血管疾病以及过早死亡。尽管近几十年来美国的整体空气污染有所减少，但低收入和少数族裔社区仍然严重受到空气质量不佳的影响。

2022 年的一份报告估计，有 3200 万美国人居住在 Peaker 发电厂 3 英里范围内。2024 年，美国政府问责办公室报告称，从统计数据来看，历史上处于不利地位的种族或族裔社区更有可能位于比平均水平更接近峰值。

满足高峰需求的其他方式

还能如何平衡电力供需呢？一种选择是在风能或太阳能输出较高时使用电池储存电力，然后在需求超过常规资源供应时将其放电。

虽然目前电池投资成本较高，但预计将大幅减少在未来的几十年里。2023年，美国总共拥有约15吉瓦的电池存储容量——相当于15个大型核电站发电厂——还有那个数字到 2024 年可能会翻一番。

另一种选择是扩大输电系统，这样就可以从遥远地区的低成本机组获取电力，而不是依赖附近的调峰发电厂。然而，建设新的输电线路具有重大意义监管、许可和土地使用挑战。

第三个选项是需求响应计划，其中电力消费者在需求较高的时期支付更高的价格。这可能有助于减少全天的需求高峰和低谷，从而使设计为全天候运行的更高效但灵活性较低的基本负载单元受益。

然而，大多数消费者目前支付的价格并不反映批发电力成本的短期变化。此外，住宅客户是否会根据短期价格波动而改变消费尚不确定。技术如智能恒温器和能源管理应用程序可以帮助减轻消费者根据价格波动手动调整用电量的负担。

最后，发电厂所有者可以投资技术来减少化石燃料装置的排放。峰客通常缺乏污染控制技术因为它们不经常使用。改造旧工厂以提高其效率也可能有所帮助，因为它们每单位电力产生的排放量会更少。

这些投资成本高昂，因此政策制定者必须权衡减少空气污染对健康的好处与发电厂所有者的投资成本。

加大风能、太阳能投资力度减少当地空气污染来自电力生产。但它也将生产从热效率高的基荷机组转移出去，这些机组无法快速响应需求或可再生能源产量的变化。我认为，探索政策来激励投资电池存储和传输基础设施等替代方案，以及电厂升级以减少污染暴露，变得越来越重要。

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