그림11.1.1950-2020 년 발전용 연료.
경제 발전은 총 전력 소비를 증가시키지만, 기술 진보는 이런 소비를 막을 수 있다. 인플레이션과 유효가치도 전기의 가격과 사용에 영향을 줄 수 있다. 미국의 에너지 소비 효율은 장기적인 개혁 추세를 보이고 있다. 전력 수요의 증가는 향후 에너지 소비가 안정적으로 증가할 것으로 예상되는 주요 원인이다 (표11..1).
공공부문과 비공공공부문의 연료 선택은 크게 다르다. 공공부문이 생산하는 전력 중 가장 큰 비율 (57%) 은 석탄이지만, 공공부문이 생산하는 전력 중 천연가스는 52%, 수리나 목재발전소의 발전 비율은 놀라운 14% 에 이르고 공공전력부문의 발전 비율은/KLOC-에 미치지 못한다. 이 통계는 비공개 부문 발전기의 기회 특성을 지적하는데, 그 중 일부는 저가의 발전 능력을 얻기 위해 비전통적인 연료로 전환했다.
그림 1 1.2 2020 년 발전용 연료
표 1 1. 1 미국 에너지 수요
참고: 정보는 석유 및 가스 잡지에서 가져온 것입니다.
석탄발전
석탄은 역사가 유구하며 가격이 저렴하여 발전의 주요 연료이다. 1980 년대 초부터 발전소에서 지불한 석탄 사용 비용은 꾸준히 하락세를 보이고 있다. 발전부문으로 전송된 탄소의 평균 실제 가격은 1997 년 톤당 23.27 달러로 하락했고 1996 보다 3%, 1987 보다 39.2% 하락했다. 가격 하락을 초래한 요인으로는 노동자 생산성 향상, 제품 수 증가, 생산 기술의 지하에서 노천 채굴로의 변동, 신기술 적용 등이 많다 (그림 1 1.3).
그림 1 1.3 석탄 채굴통계표
미국 석탄 생산량은 1997 년 10.09× 108t 에 달하는 역사를 기록했다. 이것은 역사상 4 년째 석탄 생산량이 1 억 톤을 넘은 것이다. 같은 해, 전력업계도 그에 상응하는 석탄 소비 기록을 세웠다. 발전소용 석탄량이 9× 108t 를 초과하여 소비 1996 보다 2.7% 증가했다. 생산량 증가의 주요 원인은 미국 서부 탄광 노천 채굴 기술의 향상, 특히 와이오밍 주 Power River 분지의 저급 석탄 채굴이다. 그러나 동부의 석탄 생산량은 안정을 유지했다. 30 년 동안 5× 108 ~ 6× 108 t 수준으로 안정되었고, 서부 석탄 생산량은 1970 년의 5 ×1미만이었다. 동력 강 유역의 석탄 생산은 이런 성장의 주요 힘이 되었으며, 시장에서 점점 더 많은 공공사업회사들이 각종 보일러 시스템에서 석탄을 연료로 사용하는 경제와 기술적 타당성을 어느 정도 실현하고 있다. 공공사업도 서부의 저황탄의 혜택을 받아 1990 이 반포한 청결공기법 개정안에 규정된 SO2 배출 기준을 충족시킬 수 있게 되었다.
지난 20 년 동안 석탄 생산량은 1976 의 광부당 1.78t/h 에서 1996 의 5.69t/h 로 크게 증가했다. 노천 채굴과 지하 채굴의 생산량은 매우 다르다. 노천 채굴의 채굴 속도는 지하 채굴의 두 배이다. 광부당 9.26t/h 에 달할 수 있지만, 지하 채굴의 채굴 속도는 광부당 3.58t/h 에 불과하다. 하지만 주목할 만하게도, 지면과 지하 채탄은 모두 비슷한 생산량이 크게 증가하여 지난 20 년 동안 각각 약 200% 증가했다.
얇은 석탄을 채굴하고, 더 크고 더 높은 채굴 설비를 투자하고, 지하 채굴기계 (예: 샤프트 시스템) 의 기술 발전을 통해 생산 이윤을 실현하였다.
미국에서는 석탄 화력 발전소가 여전히 저비용 발전기이다. 예를 들어, 바소전력회사의 1650M W 석탄 라레미강 발전소는 총 생산비용이 8.49 달러 /(MWh) 로 모든 발전소 중 1 위를 차지했습니다. 그러나 미래의 발전 연료는 여전히 경쟁과 변수로 가득 차 있는데, 이는 환경 배출, 특히 이산화탄소 배출에 대한 제한 정도에 따라 달라질 수 있다. CO2 제한도가 증가하면 석탄 발전소는 배출물 처리 방법을 개발하지 않는 한 발전업계의 장점을 유지하기가 어려울 것이다.
천연가스발전
천연가스는 미국 발전업계에서 중요한 역할을 하고 있다. 고효율 가스 터빈과 연합 순환의 진보와 광범위하게 보급되는 것은 천연가스의 가격, 실현 가능성, 분배에 엄청난 압력을 가하고 있다.
지난 10 년 동안 미국 내 천연가스는 수요를 충족하기 위해 크게 성장해 1997 년18.96 ×10/KLOC 에 달했다. 1985 년 소비된 천연가스 중 수입은 4.2% 에 불과했지만 1997 년에는 수입이 12.8% 로 급증했다. 캐나다의 천연가스 자원은 쉽게 미국 시장에 수입할 수 있다. 비슷한 경영 이념은 이른바 상업 활동에 대해서는 이해할 수 있지만 수입 문제에서는 약간 다르다. 멕시코로부터의 수입량은 최근 캐나다에서의 수입량에 비해 미미하다. 전자는 15× 109ft3 이고 후자는 최대 2880× 109ft3 이지만 멕시코의 천연가스 소비량은 증가하고 있다
지난 수십 년 동안 미국의 천연가스 생산량 증가로 천연가스 생산정 수가 크게 증가했으며, 증가 폭은 단일 우물보다 훨씬 컸다. 1997 년 생산가스 우물 총수가 30 만 4 천 개에 달했고, 1970 년에는 1 17000 개밖에 되지 않았지만 생산량은 감소했다. 방향성 시추와 같은 첨단 기술은 일부 천연가스 우물의 생산량을 늘리는 데 널리 사용되지만, 수요를 충족시키기 위해서는 더 많은 우물을 뚫어야 한다. 일부 새로 드릴한 우물은 노정보다 생산량이 적기 때문이다.
그림 1 1.4 미국 역사 천연가스 수요
앞으로 천연가스를 연료로 하는 발전량의 증가는 천연가스의 합리적인 가격에 달려 있다. 이전에는 천연가스 자원이 장기 수요를 충족시키지 못할 것으로 예상했지만 천연가스 생산량은 2020 년까지 성장세를 유지할 것으로 예상되며 매년 증가하는 매장량은 그 해의 소비를 충족시킬 수 있을 것으로 예상된다. 지난 수십 년간 전력 부문이 지불한 천연가스 가격은 2.00 달러에서 2.50 달러/입방피트까지 비교적 안정적이었다. 이 가격들은 발전소 소유주와 개발업자들이 천연가스를 연료로 하는 발전량을 늘리고 천연가스를 연료로 하는 발전 기술을 실시하게 한다.
천연가스를 발전 연료로 선택하는 것을 장려하는 것은 고효율 연합 순환 발전 설비의 진보이다. 자금 소비 감소, 신설 발전소 건설 주기가 짧다는 장점도 있다. 최신 가스 터빈을 이용한 합동순환 발전 설비의 효율은 60% 에 달하여 킬로와트시당 필요한 연료 및 발전 비용을 낮출 수 있다. 그리고 석탄에 비해 킬로와트시당 배출량도 줄었다. 현재 연합순환발전총비용은 400 ~ 500 달러/킬로와트로 신설 석탄발전인 900 ~1000 달러/킬로와트보다 현저히 낮다.
가스 연합 순환발전소는 2 년 안에 가동될 수 있는데, 이는 단기 전력 부족을 위해 건설할 수 있는 경쟁 전력 공급장치보다 훨씬 빠르며, 단기적인 수익 기회를 얻을 수 있는 이점도 있다.
원자력 발전
그림11.51996-사용 가능한 상용 원자력 발전소는 1990 년 최고점,/kloc-0 목적은 물의 변화와 원자력의 에너지가 더 높기 때문에 양자의 비례관계가 변동될 수 있지만, 원자력과 수력발전소의 발전량 비율은 비슷하다. 현재 미국의 원자력 발전은 약 18%, 수력발전은 약 10% 를 차지하고 있다. 원자력과 수력 모두 불확실한 미래에 직면해 있다 (그림 1 1.5). 1978 이후 새로운 원자력 설비가 가동되지 않았다. 1953- 1997 기간 동안 원자력 설비 주문은 약 124 대였지만 착공 전에 모두 취소되었습니다. 그 원자력 설비들은 여전히 감소하고 있다. 1997 년 말까지 107 세트만 남았다. 일리노이 주 용량이 1000 메가와트를 초과하는 시온 발전소와 미시간에 30 년 된 BigRockpoint 발전소를 포함한 여러 원자력 발전소가 영구적으로 폐쇄되었습니다. 두 원자력 발전소는 모두 사용 연한이 되었거나 환경 친화적인 관점에서 발전 비용이 경쟁력이 없는 것 같다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 원자력, 원자력, 원자력, 원자력, 원자력, 원자력, 원자력)
하지만 흥미롭게도, 모든 발전소의 신뢰성, 발전 능력, 경쟁력에 대한 관심이 증가했다. 예를 들어 버지니아 발전소 북안나 원자력 발전소 1997 년 발전 비용은 10.26 달러/(MW H) 로 미국 최고의 화석 연료 발전소와 비슷하다.
개방 경쟁 해제의 가장 중요한 의미 중 하나는 원자력 발전에 미치는 영향이다. 1998 년 GPU 원자력 회사는 모든 삼리도 원자력 발전소 1 호기를 아메건 에너지유한공사 (PECO 에너지회사와 영국 에너지회사의 합자기업) 에 매각했다. 이것은 미국이 판매하는 최초의 운영 중인 원자력 발전소이다. AmerGen 은 이 구매가 원자력 발전소가 전기의 상업 활동에서 좋은 경쟁 우위를 가지고 있음을 강력하게 보여준다고 생각한다. 많은 원자력 발전소도 향후 20 년간의 경쟁력을 강화하기 위해 사업 범위를 갱신하기 위해 노력하고 있다. 그리고 2020 년까지 65 대의 원자력 설비가 퇴역 연령에 이를 것으로 예상되며, 이는 미국 전력 생산에서 원자력의 점유율을 꾸준히 낮출 것으로 예상된다.
원자력의 가장 큰 복잡한 문제 중 하나는 폐기물 처리이다. 미국 에너지부는 1998 과 1 의 마감일을 통과했고, 16 의 과도기가 있더라도 원자력 발전소의 운영 관리에 14 억 달러 이상을 지불했다. 1998 년 2 월 2 일, 50 여개 주 정부 기관과 자치정부가 에너지부에 소송을 제기하여 연료 비축 계획을 제때에 제정하도록 강요했다. 개별 공공사업사들도 이런 추세를 따라 자신의 소송을 제출하고 있다.
수력학
재등록 허가증이 필요하기 때문에 수력 발전도 불확실한 미래에 직면해 있다. 수력발전에 대한 부정적인 영향, 수생생물에 미치는 영향, 어개구리의 산란 경로, 경제 모델, 토지 사용, 오락 기회, 수력발전이 공식 허가를 받을 확률은 자동차 산업보다 훨씬 적다.
1997 년 수력발전에 반대하여 수력발전을 진행 중인 댐 발전소가 폐쇄되었다. 당시 FERC 는 댐 소유자에게 메인 주 3.5 메가와트의 에드워즈 댐을 철거할 것을 요구하는 결의안을 통과시켰다. FERC 가 제시한 이유는 다양한 어류가 상류로 헤엄칠 수 있도록 허용하는 사회적 가치가 댐 발전의 경제적 가치보다 크다는 것이다. 현재로서는 이 결정이 특례인지, 아니면 수력발전 업계의 소멸의 징조인지 아직 분명하지 않다. 전국수리전력협회 (NHA) 는 FERC 가 에드워즈 댐 문제에 대해 월권을 넘겼다고 판단해 FERC 에게 이 무단 결의안을 포기하라고 촉구했다. NHA 는' 부정적 결과' 조항을 인용해 이 결의안이 성립되면 NHA 와 다른 공업협회는 이 결의안이 폐지되지 않으면 FERC 미래 결의안에 대한 논쟁에서 불리한 위치에 있을 것이라고 주장했다.
또한 1987- 1996 기간 동안 영업허가증의 수수료는 심사와 개혁이 필요하다는 것을 나타낸다. 1992 년 9 월, 미국 에너지부의 한 총결산 보고서에 따르면 수력 입법 시스템은 미국의 수십억 달러를 소비하고 있으며, 이로 인해 미국의 발전 능력 손실이 1000 메가와트를 초과한다고 합니다. 중요한 개혁 조치는 수력 발전 프로젝트를 감독할 수 있는 간단한 기구를 설립하는 것이다. 최근 미국 어업과 야생 동물 서비스기구, 삼림서비스기구, 국립해양대기협회, 시장기구, FERC 등 영업허가증 처리에 많은 조직이 참여해 합의를 이루기가 매우 어렵다. FERC 는 수력재등록을 위한 통과제도를 수립했다. 이 제도는 더욱 유연하며 경제적 사회적 이유로 환경에 더 많은 관심을 갖고 싶어하는 모든 주주들이 가능한 한 빨리 가입하도록 독려했다. 수력 등록에 대한 토론을 완화하기 위해 이 메커니즘을 제안된 법률 조항과 함께 시행하는 것이 매우 중요합니다.
재생에너지 발전
대중의 관심이 높아져도 수력 기술 이외의 재생 가능한 자원의 개발과 총 발전량에서의 비율은 여전히 상당히 작다. 전국 전력의 2.3% 만이 비 수력 재생 에너지 발전에서 나왔으며 1989 년 1.8% 보다 조금 높았다. 재생 에너지 발전이 상업 분야를 확대하는 주요 장애물은 재생 에너지 발전 비용이 기존의 발전 형태에 비해 너무 높다는 것이다. 따라서 재생 에너지 발전의 역사는 매우 짧고 발전 설비는 매우 적다. (최근 대규모 생산으로 인해 이런 설비의 원가가 다소 떨어졌다.)
미국에서는 진행 중이거나 개발 중인' 녹색발전' 프로젝트가 비수력발전의 대발전을 촉진할 수 있다. 이러한 프로젝트에서는 공공 시설 사용자가 매월 전기 요금에 대해 추가 비용을 지불해야 할 수 있습니다. 이 비용은 주로 재생 에너지 기반 발전 개조에 사용되거나 화석 연료와 원자력이 아닌 재생 에너지 기반 발전을 사용해야 합니다. 대량의 선거 투표에서, 미국 사용자들은 녹색 발전을 위해 추가 비용을 지불하려는 강한 열망을 보였다. 또한 한 번의 투표에서 70% 이상의 대표가 에너지 세금 인상을 지지했습니다. 이러한 에너지를 사용하면 환경을 오염시키고 이 자금을 사용하여 직원의 급여세를 줄일 수 있기 때문입니다. 대표들도 공기와 물을 오염시키는 시설에 대한 과세를 지지하고, 이런 환경에 대한' 소홀세' 징수를 지지하는 사람은 담배와 독주에 대한 과세를 지지하는 사람보다 약간 높다.
친환경 발전 프로젝트는 주 공공사업사에서 개발한 것이 아니라, 이들 부문의 경쟁이 이미 시작 (캘리포니아) 되었거나 곧 시작 (매사추세츠와 펜실베이니아) 되었지만, 일부 주에서는 금지 해제와 개방 경쟁에 관한 법률이 아직 시작되지 않았다 (콜로라도 주와 텍사스). 미국의 공공사업은 친환경 발전 프로젝트가 수입을 늘리고, 재생에너지 발전소의 주요 투자 프로젝트를 지원하고, 비전통적인 발전 방식에 대한 경험을 제공한다는 것을 이미 인식하고 있다.
이 인증서 프로젝트는 또한 발급된 전력에' 녹색 발전' 이라는 라벨을 붙일 것을 보증한다. 미국 캘리포니아 비영리 단체자원평가센터 (Resource Evaluation Center) 는' Green-E' 의 라벨링 임무를 감독하고 있으며, 이는 신뢰할 수 있는 친환경 에너지 라벨링 및 광고를 위한 일관된 표준을 개발하는 자발적인 산업 조직입니다. Green-E' 의 이니셔티브는 독립된 제 3 자 증거를 통해 최소한 절반의 친환경 전력 제품이 재생될 수 있도록 하는 것입니다. 즉, 대기 오염 비율은 캘리포니아에서 현재 사용 중인 에너지로 인한 모든 오염의 평균보다 낮습니다.
재생에너지 발전의 번영을 촉진하는 또 다른 도구는 연방 세액 공제 제도이다. 현재 0.0 15 달러/(KW H) 로 설정되어 있으며, 이러한 한도는 재생 에너지 발전을 일반 발전소처럼 경쟁력있게 만들 수 있습니다. 이러한 신용대출의 가장 큰 수혜자는 풍력 발전 프로젝트일 수 있으며, 프로젝트의 자금 비용도 일정 수준으로 떨어졌다. 0.0 15 달러/(킬로와트 시간) 가격 할인으로 상업적으로 경쟁력이 있습니다. 미국 풍력협회는 세금을 더 많은 재생에너지 발전 능력에 투자하여 미국 에너지업계에서 한 자리를 차지할 5 년 계획을 제시했다.
미래 발전 예측
지난 수십 년 동안 전력 수요는 이미 둔화되어 1960 년대 7% 의 매우 높은 연간 성장률에서 감소했다. 에너지 정보 관리 부서의 연간 에너지 전망 보고서에 따르면 2020 년까지 전력 수요 증가율은 연간 1% 보다 약간 높을 것으로 예상됩니다. 이러한 성장률 하락은 장비 효율성 향상, 공공시설의 수요 관리 계획, 입법 요구 사항의 효율성 향상 때문입니다 (그림 1 1.6).
전력 수요 증가는 느리지만 2020 년까지는 수요 증가와 폐기 장비 교체를 보장하기 위해 여전히 403GW 의 발전량이 필요하다. 1996-2020 년 동안 현재 사용 중인 52GW 원자력과 73GW 화석연료-증기 발전 시설을 도태시켰다. 85% 의 새로운 발전은 천연가스나 천연가스와 석유를 연료로 하는 합동순환이나 가스 터빈 기술에 의해 설계되었다. 49GW 의 발전량도 있습니다. 즉 12% 의 새로운 발전량은 석탄발전이고 나머지는 재생에너지발전입니다. 새 발전소가 천연가스와 석유 사용을 강조하더라도, 2020 년까지 석탄은 여전히 발전의 주요 연료가 될 것이다. 2020 년까지 석탄의 발전량은 49% 로 떨어질 것으로 예상되지만 천연가스를 연료로 사용하는 발전량은 크게 증가하여 2020 년까지 1997 에서 두 배로 14% 에 이를 것으로 예상된다 (그림 65433)
EIA 의 예측에 따르면 수력 발전을 포함한 재생에너지 발전량은 1996 년 65438+4330 ×108KW h 에서 2020 년 4360 ×/KLOC 로 약간 증가할 것으로 예상된다. 거의 모든 성장은 수력발전보다는 재생에너지 발전에서 비롯되며, 일반 수력발전의 하락은 비수력재생에너지 발전의 34% 성장률로 보완된다. 각종 출처의 고형 폐기물 (배기가스 포함), 풍력, 바이오매스 에너지가 재생에너지 발전의 주체가 될 것이다.
그림 1 1.6 과거 전력 수요
그림 1 1.7 비전통적인 천연가스 발전 및 전력 수요