В Соединенных Штатах электроэнергетический сектор занимает второе место в мире, с объемом производства 4178 тераватт-часов в 2023 году. [2] В 2023 году отрасль заработала 491 млрд долларов дохода (1,8% ВВП ) при средней цене 0,127 доллара за кВт·ч. [3]
В континентальной части США есть три основные синхронные электрические сети : Eastern Interconnection , Western Interconnection и Texas Interconnection . В этих физических сетях есть независимые системные операторы и региональные организации передачи , которые являются некоммерческими организациями, которые управляют областью сети и обязаны предоставлять неизбирательный доступ различным поставщикам (например, владельцам электростанций, поставщикам линий электропередачи) для поощрения конкуренции. В некоторых областях вместо этого есть вертикально интегрированная коммунальная служба, такая как Southern Company , где все делается одной компанией.
Электроэнергетический сектор США регулируется различными государственными учреждениями с некоторыми функциональными совпадениями. Федеральное правительство устанавливает общую политику через Министерство энергетики . Экономическое регулирование сегмента распределения является обязанностью штата, обычно осуществляемой через Комиссии по коммунальным услугам ; сегмент передачи между штатами регулируется федеральным правительством через Федеральную комиссию по регулированию энергетики .
Генерация электроэнергии была примерно на одном уровне в течение последних десяти лет, [4], но со значительными изменениями в составе за это время. В 2013 году уголь составлял 38,8% генерации, природный газ - 27,6%, атомная энергия - 19,4%, ветер - 4,1%, гидро - 6,6% и солнечная энергия - 0,2%. Из-за этого сдвига выбросы CO2 снизились на 30%. [5]
В 2023 году поколение США
Установленная мощность летней генерации электроэнергии [6] в Соединенных Штатах составила 1161,43 гигаватт (ГВт), что на 15,57 ГВт больше, чем в 2021 году. Основными источниками энергии для производства электроэнергии являются:
Фактическая выработка электроэнергии коммунальными предприятиями США [7] в 2022 году составила 4230,723 тераватт-часов (ТВт·ч), что на 134,883 ТВт·ч (3,29%) больше, чем в 2021 году. США также импортировали 56,97 ТВт·ч и экспортировали 15,758 ТВт·ч:[16], что в общей сложности составило 4271,88 ТВт·ч для потребления, что на 114,78 ТВт·ч (2,78%) больше, чем в 2021 году.
Производство электроэнергии осуществлялось в основном из следующих источников:
Доля угля и атомной энергетики в выработке энергии намного выше, чем их доля в установленной мощности, поскольку угольные и атомные электростанции обеспечивают базовую нагрузку и, таким образом, работают дольше, чем электростанции на природном газе и нефти, которые обычно обеспечивают пиковую нагрузку , в то время как ветряные турбины и солнечные электростанции производят электроэнергию, когда могут, а природный газ восполняет потребность в компенсации.
В следующих таблицах обобщены данные об электроэнергии, вырабатываемой по источникам топлива в Соединенных Штатах. Данные по годовой электроэнергии [11] за 2022 год.
Ископаемые виды топлива , в основном уголь и природный газ, остаются основой производства электроэнергии в США, на их долю приходилось 68% установленной генерирующей мощности в 2010 году и 63,1% в 2022 году. Добыча угля значительно сократилась с 2007 года, при этом большую часть потерь компенсировал природный газ, а также растущая доля негидроэнергетических возобновляемых источников энергии.
В 2007 году Министерство энергетики оценило запланированную дополнительную мощность на 2008–2012 годы в 92 ГВт, большая часть которой будет работать на природном газе (48 ГВт) и угле (19 ГВт). [14]
По состоянию на 2007 год в США насчитывалось 104 коммерческих ядерных реактора, которые вырабатывали около 20% от общего объема потребления электроэнергии в стране. В течение многих лет в США не строилось новых атомных электростанций. Однако с 2005 года в США вновь появился интерес к ядерной энергетике. Этому частично способствовала федеральное правительство с Программой ядерной энергетики 2010 от 2002 года. [15] и Законом об энергетической политике . [16] [17] По состоянию на 9 марта 2009 года Комиссия по ядерному регулированию США получила заявки на разрешение на строительство 26 новых ядерных энергетических реакторов. [18] Однако по состоянию на 2013 год большинство новых заявок были отклонены из-за низкой стоимости электроэнергии, вырабатываемой с использованием природного газа, который стал доступен по низким ценам из-за бума гидроразрыва пласта ; электроэнергия, вырабатываемая с использованием природного газа, стоила 4 цента за киловатт-час против 10 центов или более для ядерной энергетики. [19]
В следующей таблице приведены данные об электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками топлива в США. Данные были получены из Electric Power Annual 2022. [20]
[21]
Примечание: Биомасса включает древесину и древесное топливо, свалочный газ, биогенные твердые бытовые отходы и другие отходы биомассы.
Развитие возобновляемых источников энергии и энергоэффективности знаменует собой «новую эру исследования энергии» в Соединенных Штатах, по словам президента Барака Обамы . [23] В совместном обращении к Конгрессу 24 февраля 2009 года президент Обама призвал удвоить возобновляемые источники энергии в течение следующих трех лет. [24] С конца 2008 года по конец 2011 года возобновляемые источники энергии выросли на 35%, а с конца 2008 года по конец 2014 года — на 41,4%. В действительности потребовалось двенадцать лет вместо трех, чтобы удвоиться, поскольку в 2020 году рост составил 100% по сравнению с 2008 годом.
Возобновляемая энергия составила более 22,4% от всей электроэнергии, произведенной внутри страны и используемой в Соединенных Штатах в 2022 году, по сравнению с 12,2% в 2012 году. Все возобновляемые источники энергии увеличились в 1,92 раза за последнее десятилетие. Производство ветра в 2022 году составило 10,17% от всего производства и выросло в 2,9 раза за последнее десятилетие. За тот же период времени солнечная энергия (включая малые масштабы) увеличилась в 13,1 раза и теперь обеспечивает 3,37% потребностей США в электроэнергии. Солнечная энергия коммунального масштаба выросла в 11,1 раза за последнее десятилетие, а за последние восемь лет оценки солнечной энергии малого масштаба она выросла в 5,4 раза.
Согласно отчету Министерства внутренних дел, ветроэнергетика США , включая морские турбины, может более чем удовлетворить потребности США в электроэнергии. [25] Министерство энергетики заявило, что к 2030 году ветроэнергетика может вырабатывать 20% электроэнергии США. [26] [27] [28]
Также было построено несколько солнечных тепловых электростанций, включая новую Nevada Solar One мощностью 64 МВт . Крупнейшей из этих солнечных тепловых электростанций является группа заводов SEGS в пустыне Мохаве с общей генерирующей мощностью 354 МВт, что делает систему крупнейшей солнечной электростанцией любого типа в мире. [29]
Данные о потреблении электроэнергии в этом разделе основаны на данных, полученных из файлов US DOE Energy Information Administration/Electric Power Annual 2022 [30] В 2022 году общее потребление электроэнергии в США составило 4271,88 тераватт-часов (ТВт·ч). Потребление выросло по сравнению с 2021 годом на 122,87 ТВт·ч или +2,96%. Это разбито следующим образом:
Помимо потребления из электросети, потребители в США потребили, по оценкам, дополнительно 61,282 ТВт·ч (на 12,12 ТВт·ч больше, чем в 2021 году) ТВт·ч от малых солнечных систем.
Потребление электроэнергии на человека (на душу населения) основано на данных, полученных из файлов US DOE Energy Information Administration/Electric Power Annual 2022 [34] Данные о населении [35] взяты из Demographics of the United States . Потребление на душу населения в 2022 году составляет 12 809 кВт·ч. Это на 351 кВт·ч больше, чем в 2021 году, и на 1,8% меньше, чем десятилетие назад, и на 7,2% меньше, чем пиковый показатель в 2007 году. В следующей таблице показано годовое потребление на душу населения в США по источникам топлива с 1999 по 2022 год.
В следующей таблице использован первый столбец из таблицы Demographics of the United States#Vital statistics для населения и генерация из Electric Power Annual. Технически это означает, что «потребление» включает потери при передаче и т. д., поскольку все значения в таблице были рассчитаны из таблицы ES1. Сводная статистика по США. Также с 2016 года оценка малых солнечных установок включена в солнечный вклад.
В США по состоянию на 2022 год имеется 21,9 ГВт гидроаккумулирующей гидроэлектроэнергии [36] и 6,6 ГВт сетевых батарей . [37] Они имеют около 80% эффективности (20% потерь), поэтому они являются чистыми потребителями электроэнергии. Гидроаккумулирующая электростанция вырабатывала около 1 ТВт·ч/месяц зимой и около 2,5 ТВт·ч/месяц летом по состоянию на 2021 год. [36]
Политика в секторе электроэнергетики в Соединенных Штатах устанавливается исполнительными и законодательными органами федерального правительства и правительствами штатов. В исполнительной ветви федерального правительства ключевую роль играет Министерство энергетики . Кроме того, Агентство по охране окружающей среды отвечает за экологическое регулирование, а Федеральная торговая комиссия отвечает за защиту прав потребителей и предотвращение антиконкурентной практики.
Основное федеральное законодательство, касающееся электроэнергетического сектора, включает в себя:
Многие правительства штатов активно продвигают возобновляемую энергию . Например, в 2007 году 25 штатов и округ Колумбия установили стандарты возобновляемого портфеля (RPS). [38] Федеральной политики по RPS не существует.
Федеральная комиссия по регулированию энергетики отвечает за регулирование межштатных продаж электроэнергии, оптовых тарифов на электроэнергию и лицензирование гидроэлектростанций. Тарифы на распределение электроэнергии регулируются комиссиями по коммунальным услугам или комиссиями по коммунальным услугам на уровне штатов.
Дерегулирование электроэнергетического сектора заключается во введении конкуренции и разделении вертикально интегрированных коммунальных предприятий на отдельные субъекты, отвечающие за производство электроэнергии , передачу электроэнергии , распределение электроэнергии и коммерциализацию. Дерегулирование электроэнергетического сектора в США началось с Закона об энергетической политике 1992 года, который устранил препятствия для оптовой конкуренции. Однако на практике регулирование было неравномерно введено между штатами. Оно началось всерьез только с 1996 года, когда Федеральная комиссия по регулированию энергетики издала приказы, которые требовали от коммунальных предприятий предоставлять услуги по передаче «на разумной и недискриминационной основе». В некоторых штатах, например, в Калифорнии, частные коммунальные предприятия были обязаны продать часть своих электростанций, чтобы предотвратить концентрацию рыночной власти. [39]
По состоянию на апрель 2014 года 16 штатов США — Коннектикут , Делавэр , Иллинойс , Мэн , Мэриленд , Массачусетс , Мичиган , Монтана , Нью-Гемпшир , Нью-Джерси , Нью-Йорк, Огайо , Орегон , Пенсильвания , Род-Айленд и Техас — и округ Колумбия в некоторой степени дерегулировали свои рынки электроэнергии. Кроме того, семь штатов — Аризона , Арканзас , Калифорния, Невада , Нью-Мексико , Вирджиния и Вайоминг — начали дерегулирование электроэнергии в некоторой степени, но с тех пор приостановили дерегулирование. [40] Дерегулирование рынка электроэнергии Техаса в 2002 году является одним из наиболее известных примеров. Результатом стало то, что разные штаты в Соединенных Штатах имеют широкий спектр различных уровней дерегулирования. Некоторые штаты разрешают только крупным коммерческим клиентам выбирать другого поставщика, некоторые разрешают выбирать всем потребителям. В отличие от в значительной степени схожих методов дерегулирования природного газа, разные штаты приняли совершенно разные подходы к дерегулированию электроэнергии. [41]
Электроэнергетические компании в США могут отвечать как за производство электроэнергии , так и за ее распределение . Сеть передачи электроэнергии принадлежит не отдельным компаниям, а компаниям и организациям, которые обязаны предоставлять беспрепятственный доступ различным поставщикам для содействия конкуренции. В 1996 году в США насчитывалось 3195 электроэнергетических компаний и 65 продавцов электроэнергии. Из них 2020 находились в государственной собственности (включая 10 федеральных компаний), 932 были сельскими электрическими кооперативами, а 243 были компаниями, принадлежащими инвесторам. Менее 1000 компаний занимаются производством электроэнергии. [42]
Около 80% электроэнергии в США вырабатывается частными («инвесторскими») коммунальными предприятиями. Остальная электроэнергия производится государственным сектором. Сюда входят федеральные агентства, такие как Tennessee Valley Authority (производит в основном атомную и гидроэлектроэнергию) и Power Marketing Administrations of the Department of Energy , одним из которых является Bonneville Power Administration (на северо-западе Тихого океана ) (гидроэнергетика). Сюда также входят муниципальные коммунальные предприятия и коммунальные кооперативы .
Крупнейшие частные производители электроэнергии в США:
В Северной Америке есть две основные широкополосные синхронные сети : Eastern Interconnection и Western Interconnection . Кроме того, в США есть две второстепенные электросети: Alaska Interconnection и Texas Interconnection . Eastern, Western и Texas Interconnection связаны в разных точках с помощью DC -соединений, что позволяет передавать электроэнергию по всей территории США, частям Канады и частям Мексики. Передающие сети управляются операторами передающих систем (TSO), некоммерческими компаниями, которые обычно принадлежат коммунальным предприятиям в соответствующей зоне обслуживания, где они координируют, контролируют и отслеживают работу электроэнергетической системы. TSO обязаны предоставлять недискриминационный доступ к передаче электроэнергии производителям и потребителям электроэнергии. TSO могут быть двух типов: независимые системные операторы (ISO) и региональные передающие организации (RTO). Первые работают в пределах одного штата, а вторые охватывают более обширные территории, пересекающие границы штатов. [ требуется ссылка ]
В 2009 году в США было четыре RTO: [ нужна ссылка ]
Также существует три ISO:
RTOs похожи, но не идентичны девяти Региональным советам по надежности, связанным с Североамериканской корпорацией по надежности электроснабжения (NERC), некоммерческой организацией, которая отвечает за повышение надежности и безопасности основной энергосистемы в США, Канаде и северной части Нижней Калифорнии в Мексике. Членами Региональных советов по надежности являются частные, государственные и кооперативные коммунальные предприятия, продавцы электроэнергии и конечные потребители. Региональные советы по надежности:
FERC различает 10 рынков электроэнергии в США, включая семь , для которых были созданы RTO, а также:
ISO и RTO были созданы в 1990-х годах, когда штаты и регионы ввели оптовую конкуренцию за электроэнергию.
Около 75% продаж электроэнергии конечным потребителям осуществляют частные коммунальные предприятия, а оставшуюся часть реализуют муниципальные коммунальные предприятия и кооперативы.
В 2008 году средний тариф на электроэнергию в США составил 9,82 ¢/кВт·ч, что выше, чем 6,9 ¢/кВт·ч в 1995 году. Тарифы для населения были несколько выше и составляли 11,36 ¢/кВт·ч, в то время как коммерческие тарифы составляли 10,28 ¢/кВт·ч, а промышленные тарифы — 7,01 ¢/кВт·ч. [44] Стоимость поставки высоковольтной электроэнергии крупным промышленным потребителям ниже, чем стоимость поставки низковольтной электроэнергии (120 В) бытовым и коммерческим потребителям.
В 2006–2007 годах коммерческие тарифы на электроэнергию в США (9,28 ¢/кВт·ч) были выше, чем в Австралии (7,1 ¢/кВт·ч), Канаде (6,18 ¢/кВт·ч), которые в основном полагаются на гидроэнергетику, или во Франции (8,54 ¢/кВт·ч), которая в значительной степени зависит от атомной энергетики, но ниже, чем в Германии (13,16 ¢/кВт·ч), Италии (15,74 ¢/кВт·ч) или Великобритании (11,16 ¢/кВт·ч), которые все в большей степени полагаются на ископаемое топливо, все сравнивались по паритету покупательной способности . [45]
Тарифы для населения значительно различаются между штатами: от 6,7 ¢/кВт·ч в Западной Вирджинии до 24,1 ¢/кВт·ч на Гавайях. Важным фактором, влияющим на уровень тарифов, является сочетание источников энергии, используемых при производстве электроэнергии. Например, доступ к дешевой федеральной электроэнергии от гидроэлектростанций способствует низким тарифам на электроэнергию в некоторых штатах.
Среднее потребление электроэнергии в жилых домах США в 2007 году составило 936 кВт·ч/месяц, а средний счет составил 100 долларов США/месяц. Среднее потребление электроэнергии в жилых домах значительно варьируется между штатами: от 530 кВт·ч/месяц в Мэне до 1344 кВт·ч/месяц в Теннесси. Факторами, влияющими на потребление энергии в жилых домах, являются климат, тарифы и усилия по содействию энергосбережению.
Общий доход от продажи электроэнергии в 2008 году составил 344 млрд долларов США, включая 148 млрд долларов США от бытовых потребителей, 129 млрд долларов США от коммерческих потребителей и 66 млрд долларов США от промышленных потребителей. [46] Многие крупные отрасли промышленности самостоятельно вырабатывают электроэнергию, и поэтому их потребление электроэнергии не включено в эти цифры.
Большинство инвестиций в электроэнергетический сектор США финансируются частными компаниями через заемный и акционерный капитал. Однако некоторые инвестиции косвенно финансируются налогоплательщиками через различные субсидии.
В секторе электроэнергетики США существует большой набор субсидий, начиная от различных форм налоговых льгот и заканчивая субсидиями на исследования и разработки, тарифами на возобновляемую энергию и поддержкой домохозяйств с низким доходом для оплаты счетов за электроэнергию. Некоторые субсидии доступны по всей территории США, в то время как другие доступны только в некоторых штатах.
Налоговые льготы включают федеральные и государственные налоговые вычеты и налоговые льготы . Налоговые льготы могут быть направлены на потребителей, например, на покупку энергоэффективных приборов или для систем солнечной энергии, малых ветровых систем, геотермальных тепловых насосов и бытовых топливных элементов и микротурбинных систем. [47] Налоговые льготы также могут быть направлены на производителей электроэнергии, в частности, для возобновляемых источников энергии .
Программа помощи с энергоснабжением малоимущих семей (LIHEAP) получила федеральное финансирование в размере 5,1 млрд долларов в 2009 финансовом году. [48] Она финансируется в основном федеральным правительством через Министерство здравоохранения и социальных служб США, Администрацию по делам детей и семей и администрируется штатами и территориями. Хотя часть ее финансирования идет на топливо для отопления, часть также используется для покрытия счетов за электроэнергию как для отопления, так и для охлаждения.
В апреле 2009 года законодательные органы 11 штатов США рассматривали возможность введения фиксированных тарифов в качестве дополнения к своим мандатам на возобновляемую электроэнергию. [49]
{{cite web}}
: Отсутствует или пусто |title=
( помощь ){{cite web}}
: Отсутствует или пусто |title=
( помощь ){{cite web}}
: Отсутствует или пусто |title=
( помощь )