如果到 2030 年，目前正在建设和处于后期许可阶段的所有高压输电线路均建在美国西部，从而能够建设新的可再生能源项目，美国西部的二氧化碳排放量将下降 73%与 2005 年相比。

与大多数此类项目尚未建成的参考案例相比，到 2030 年，能源发电成本也将下降 32%。

这些是结果新报告由能源部太平洋西北国家实验室研究美国西部的新输电和可再生能源项目如何带来经济效益并减少二氧化碳排放量。该报告名为《西部互联基线研究》，于 2024 年 9 月 13 日发布。该报告是国家输电规划研究的一部分。

“西部互联基线研究使用网格PNNL 电力系统研究工程师、该报告的主要作者 Konstantinos Oikonomou 表示：“我们将利用业界最可靠的数据来了解未来的输电和可再生能源项目如何降低碳排放并节省资金，同时保持西部电网的稳定和可靠。”学习。

在美国各地，超过 700,000 英里的输电线路通过发电机（例如化石燃料发电厂,核电站、风能和太阳能发电场、储能系统和水力发电厂。电网的骨干网可以将能源分配给城市、社区，并最终分配给个人消费者。

最近，能源部一直在研究扩大输电如何帮助整合更多可再生能源、降低能源发电成本并减少电网运营的碳排放。为了支持这项工作，PNNL 团队进行了基线分析，仅考虑了西部互联网络（为 16 个西部州和加拿大 2 个省供电的电网）正在酝酿的重大新输电项目的影响。

建模更多输电、可再生能源

为了调查新输电和可再生能源的影响，研究团队建立了西部互联的模型，其中包含目前处于开发或许可后期阶段的 12 个输电项目。这 12 个项目将增加超过 3,000 英里的新传输距离，将怀俄明州等地与加利福尼亚州南部、内华达州和亚利桑那州西部连接起来。

研究人员随后补充了可能利用这种新的传输能力建造的风能和太阳能项目以及储能系统。截至 2024 年 7 月，西部互联网络拥有 30 吉瓦风电、38 吉瓦太阳能发电和 14 吉瓦储能。该报告的设想是，到 2030 年，风电装机容量将增加 35 吉瓦，太阳能装机容量将增加 31 吉瓦，储能装机容量将增加 12 吉瓦。

研究人员利用新的​​西部互联模型（具有更多输电能力和 68GW 的可再生能源）模拟了典型年份的能源需求和发电情况。模拟包括电力需求和发电量因一天中的时间、温度和天气条件而下降和上升的现实条件。研究人员还研究了一年来能源生产和运输成本的波动情况。

该模型显示，到 2030 年，更多、更便宜的可再生能源并入电网将取代现有化石发电厂 15% 的发电量，并将二氧化碳排放量减少 73%（与 2005 年水平相比）。发电成本也将下降 32%。

更重要的是，新的输电线路为加州等州带来了新的能源进口机会，加州目前从太平洋西北地区的水力发电机进口一些能源。报告指出，西南部的新输电线路将使加州能够从新墨西哥州和怀俄明州的多风地区进口风能。

“由于我们开发了潮流案例，显示电力在不同发电组合下的不同运行时间实际如何通过电网，因此西部互联的电网规划人员可以在未来规划中使用这些研究案例，”首席电力系统负责人纳德·萨曼（Nader Samaan）说PNNL 的研究工程师，也是该研究的合著者。

可再生能源确保稳定的电网

研究人员还想知道这种假设的未来西方互联是否能够承受重大故障。他们考虑了两种情况：发电中断和输电中断。

两次故障均模拟发生在 2030 年 7 月 29 日下午 4 点。研究人员选择这个日期是因为之前的分析表明，当人们打开空调时，电力需求往往会在仲夏达到峰值。他们选择了下午4点。因为当太阳开始在傍晚落下时，太阳能在下午晚些时候开始下降。

萨曼说，在第一种紧急情况下，亚利桑那州的一座核电站失去了两台发电机组，相当于“两到三个大型火力发电厂”。这种损失将对电网造成巨大打击，可能导致数千名客户停电。

研究人员发现，在可再生能源比例较高的电网中，储能系统将发挥作用，提供支撑电网应对大规模发电损失所需的稳定性。

“在发电机停机之前，储能系统正在充电。但一旦系统失去发电，储能设备就有足够的储备能量来停止充电并增加发电量以稳定电网，”萨曼说。

在第二种紧急情况下，一条从俄勒冈州南部到加利福尼亚州北部输送 3,100 兆瓦电力的输电线路出现故障。在这种情况下，电网仍保持稳定，新的输电线路支持现有网络，这将通过替代路径重新路由电力。

国家输电规划研究

PNNL 电网顾问保罗·韦瑟比 (Paul Wetherbee) 表示，新报告“表明，通过公用事业公司、开发商和可靠性工作组的精心规划，即使需求大幅增长，新的输电线路和可再生能源也能够保持电网稳定”。

它还支持能源部的国家输电规划 (NTP) 研究，该研究调查不同的输电扩展方案并向政策制定者提供建议。西部互联基线研究作为 NTP 研究中使用的模型的“基本案例”，预计于今年晚些时候发布。

NTP 研究由美国能源部电网部署办公室牵头，与 PNNL 和国家可再生能源实验室合作，旨在确定可为电力客户带来广泛利益的输电方案，为区域和区域间输电规划流程提供信息，并确定区域间和国家战略加速脱碳，同时保持系统可靠性。

NTP 研究得到了几份配套报告的补充，包括这份关于新的经济效益的最新报告传播和可再生能源项目将带来美国西部以及之前两份关于市场和运营实践以及区域间可再生能源区的报告。