随着能源需求的不断增长，美国在未来几年几乎肯定需要扩建其电力网络。那么，最佳方案是什么呢？麻省理工学院（MIT）研究人员的一项新研究审视了美国国会提出的立法，并根据不同的提案方式，识别出在可靠性、成本和排放方面的相对权衡。
两种政策路径的比较
MIT研究人员评估了两种扩建美国电网的政策方法：
1. 集中于可再生能源丰富地区的策略：这种方法将更多的电网基础设施集中在拥有更多可再生能源资源的地区，例如美国中部拥有丰富但尚未充分利用的风能资源。
2. 全国互联的“规定性”策略：这种方法则是在全国范围内大致均衡地建设更多基础设施，以增强各区域之间的互联。
经过广泛的建模分析，研究人员发现，这两种方法各有优劣，都可以在不同方面带来改进。
• 地理分布不均的电网建设（即集中于可再生能源丰富地区）比“规定性”方法便宜1.13%，并且能减少3.65%的
碳排放。
• 规定性方法通过增强全国互联，可以显著减少因极端天气导致的停电事件。
“政策制定者最关心的两个问题——成本和可靠性之间存在权衡，”MIT斯隆管理学院的经济学家克里斯托弗·克内特尔（Christopher Knittel）指出，他协助指导了这项研究。“这项研究更清楚地表明，在面对极端天气和停电时，更具规定性的方法效果更好。”
研究成果发表
这项名为《政策驱动的输电扩展对美国成本、排放和可靠性的影响》的
论文今天发表在《自然·能源》上。作者包括MIT能源与环境政策研究中心的博士后胡安·拉蒙·L·森加（Juan Ramon L. Senga）、MIT信息系统与决策系统实验室的首席研究科学家奥顿·博特勒德（Audun Botterud）、MIT能源与环境政策研究中心的研究副主任约翰·E·帕森（John E. Parson）、MIT政策实验室的管理总监德鲁·斯托里（Drew Story），以及MIT斯隆管理学院的乔治·P·舒尔茨教授兼MIT气候与可持续性副院长克内特尔。
这项新研究是MIT气候政策中心的成果，该中心隶属于MIT斯隆管理学院，致力于能源问题的两党研究。该中心也是MIT于2024年成立的“气候项目”的一部分，该项目旨在制定实用的气候解决方案。
研究背景
这项研究源于研究人员与议员的合作，这些议员提出了旨在加强和扩展美国电网的法案。其中一项法案是《BIG WIRES法案》，由科罗拉多州参议员约翰·希肯卢珀（John Hickenlooper）和加州众议员斯科特·彼得斯（Scott Peters）共同发起，要求到2035年，美国每个输电区域至少能够将其峰值负荷的30%输送到其他区域。这将标志着输电格局的重大变化，因为目前电网主要是在区域层面发展，缺乏大量的国家监管。
“美国的电网正在老化，需要升级，”森加表示。“实施这类政策是我们迈向未来改善电网、降低成本、降低排放和提高可靠性的重要一步。有进展总比没有好，在这种情况下，这将非常重要。”
研究方法与发现
为了进行这项研究，学者们使用MIT能源计划开发的“Gen X”能源生成模型，审视了立法提出的变革。研究表明，如果实现30%的区域间互联，因极端寒冷导致的停电次数预计将减少39%，这将大幅提高电网的可靠性，避免类似2021年德克萨斯州冬季风暴损害配电能力的情况。
另一方面，论文详细说明，通过在
新能源发电地理位置附近优化输电容量来“优化”的未来电网将更加经济。“在成本方面，这种优化系统看起来更好，”森加表示。一个地理分布不均的电网在减少排放方面也会有更大的影响。从2010年到2022年，全球风能和太阳能的平准化成本分别下降了89%和69%，这意味着将更便宜的可再生能源纳入电网将有助于成本和排放的双重下降。
综合策略的可能性
当然，这两种不同的电网扩展方法并不是唯一的前进道路。研究还考察了一种混合方法，该方法结合了国家互联要求和基于新电源的本地建设。然而，模型显示，立法者在制定和考虑未来的电网立法时，可能需要考虑一些权衡。
克内特尔强调，以立法为基础进行学术研究，虽然不常见，但对所有参与方都是有益的。学者们可以将他们的研究工具和模型应用于现实场景，而政策制定者可以获得对其提案如何运作的复杂评估。
通过这项研究可以看到，美国电网的扩建不仅是一个技术问题，更是一个涉及政策、经济和环境的多维度挑战。未来的电网建设需要在成本、可靠性和环保之间找到最佳的平衡点。
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