Электроэнергетика США

Статья на основе материалов из Википедии

Электроэнергетика США — совокупность компаний, предоставляющих генерацию электроэнергии, её передачу и распределение между индустриальными, публичными и частными потребителями. Также к отрасли относят множество регуляторов.

На 1996 год в США было 3,2 тысячи организаций, занятых в электроэнергетике, из них немного менее тысячи участвуют в генерации. Множество небольших компаний обеспечивают работу электрических сетей и дистрибьюцию электричества. Среди всех организаций две тысячи публичных и 10 федеральных[4]. Сети электропередач контролируются некоммерческими независимыми системными операторами (Independent System Operator) и региональными сетевыми организациями (Regional Transmission Organization), которые обязаны предоставлять неизбирательный доступ для любых поставщиков электроэнергии для поддержания конкуренции.

Регуляторами в электроэнергетике выступает несколько публичных институтов. Общие правила устанавливает федеральное правительство в лице Министерства энергетики США (DoE), политику в отношении окружающей среды — Агентство по охране окружающей среды, защитой потребителей занимается Федеральная торговая комиссия. Безопасность ядерных электростанций контролирует Nuclear Regulatory Commission. Экономические правила в сегменте распределения устанавливают штаты, обычно путём создания комиссий «Public Utilities Commission», передачу электроэнергии между штатами регулируют федеральные власти через Federal Energy Regulatory Commission.

Источники электроэнергии в США на 2012 год

В 2013 году в США было произведено 4058 млрд электроэнергии[1 . По данным на 2012 год США производит 18,8 % и занимает второе место в мире по производству электроэнергии, уступая лишь КНР.

В 2013 году 67 % электроэнергии выработано тепловыми электростанциями, работающими на ископаемом топливе: 39 % на угле, 27 % — на природном газе, 1 % — на нефти. 19 % электроэнергии выработано атомными электростанциями, 7 % — гидроэлектростанциями, 6 % — возобновляемая энергия: 1,5 % — выработано электростанциями на биотопливе, 0,4 % — геотермальная энергия, 0,2 % — солнечная энергия, 4,1 % — энергия ветра. Доля возобновляемых источников постепенно растет. Импорт электроэнергии в США в 2012 году составил 47 млрд кВт⋅ч[2].

В 2008 году средний тариф на электроэнергию составлял около 10 центов за киловатт-час (кВт⋅ч)[5]. В 2006—2007 годах тарифы на электричество в США были выше, чем в Австралии, Канаде, Франции, Швеции и Финляндии, но ниже, чем в Германии, Италии, Испании и Великобритании[6]. Тарифы для населения значительно различаются по штатам, составляя от 6.7 цента за кВт⋅ч в штате Западная Виргиния до 24,1 цента за кВт⋅ч на Гавайях. Средний счет домовладения в 2007 году составлял примерно 100 долларов в месяц.

Большинство инвестиций в электроэнергетическом секторе США финансируется частными компаниями с помощью заемных и собственных средств. Тем не менее, некоторые инвестиции косвенно финансируются налогоплательщиками через различные субсидии от налоговых льгот до субсидий на научные исследования и разработки, льготные тарифы на возобновляемую энергетику и поддержку семей с низкими доходами.

Потребление электроэнергии (США)

Потребление электроэнергии на жителя рассчитывается по данным DOE Energy Information Administration, отчету «Electric Power Annual 2012»[7][8] Население указано по данным census.gov[9]. Потребление на жителя в 2012 году упало на 3,2 % по сравнению с 2002 годом, и на 6 % по сравнению с пиковым 2007 годом.

+Годовое потребление электроэнергии на человека (кВт*ч) по источникам энергии, 1999—2012
Год Население
млн
Ископаемые топлива Атомная Возобновляемые Иное Всего
Уголь Нефть Газ Итог Гидро Гео
терм.
Солн. Ветер Дрова Био
и др.
Итог
2012313.874 824743 9448 8412 4518805014449120631 57617913 047
2011313.855 523963 2678 8862 5181 018496383119611 63614713 187
2010309.335 9721203 2309 3212 609841493.9306120611 38210813 419
2009307.015 7191273 0348 8812 602891492.9241117601 36113512 978
2008304.386 5241522 9399 6162 649837492.8182123581 25212613 642
2007301.586 6862183 0189 9222 674821492.0114129551 17012113 887
2006298.596 6662152 7829 6632 636969491.789130541 2928313 675
2005295.756 8064132 6189 8382 644914501.960131521 20910513 796
2004293.056 7514132 4759 6392 691916512.048130531 1995813 588
2003290.336 7984112 2929 5022 631950501.839129541 2244113 397
2002287.806 7173292 4419 4862 710918501.936134521 1939013 479
2001285.086 6794382 2749 3902 697761481.924123511 0098813 185
2000282.176 9683942 1799 5422 672977501.720133821 26311713 594
1999279.046 7414232 0459 2092 6101 145531.816133811 4309613 345
  1. Графа «Газ» включает природный газ и другие виды газа.
  2. Солнечная энергия включает фотовольтаику (фотоэлементы) и гелиотермальную энергетику
  3. Иное включает различные виды генерации, гидроаккумуляцию, импорт
  4. В Био включена энергия полученная от прямого сжигания мусора, из свалочного газа и т. п.
  5. Из гидроэнергии исключены гидроаккумулирующие станции
  6. В графу общего итога «Всего» дополнительно включены импортируемые объемы.

Генерация электроэнергии

red|уголь, нефть, природный газ}}|col2=}}

На 2012 год суммарная установленная мощность электрогенерации в США составляла 1063 гигаватт. Основные источники по установленной мощности:[10]

  • Тепловые станции на горючих ископаемых: 776 ГВт
  • Атомные станции: 102 ГВт
  • Гидроэнергетика: 79 ГВт
  • Ветроэнергетика: 59 ГВт

Производство электроэнергии в 2012 году составило 4047 ТВт*ч. Также было импортировано 59.3 ТВт*ч и экспортировано 12 ТВт*ч[11], с общим итогом 4095 ТВт*ч доступных внутри страны. Основные источники произведенной энергии::

  • Тепловые станции на горючих ископаемых: 2775 ТВт*ч
  • Атомные станции: 769 ТВт*ч
  • Гидроэнергетика: 276 ТВт*ч
  • Другие виды возобновляемой энергетики: 218 ТВт*ч (включая энергию из мусора, геотермальную, ветро- и солнечную энергетику)

Доля угольных и атомных электростанций в объеме произведенной энергии гораздо выше, чем их доля в установленной мощности, поскольку именно эти станции обеспечивают базовую электрогенерацию, работая в длительных режимах. Электростанции на газе и нефти покрывают пиковую нагрузку, тогда как ветрогенераторы и солнечные установки поставляют электроэнергию лишь при возможности.

+Годовая электрогенерация, млрд кВт*ч (ТВт*ч) в год по видам топлива[12]
Год Ископаемые топлива Атомная Возобновляемые Иное Всего
Уголь Нефть Газ Итог Гидро Гео
терм.
Солн. Ветер Дрова Био
и др.
Итог
20121 514.0423.191 237.792 775.02769.33276.2415.564.33140.8237.819.82494.5756.14095
20111 733.430.21 025.32 788.9790.2319.415.31.82120.237.419.2513.32464138.4
20101 847.337.1999.02 883.4807.0260.215.21.2194.737.218.9427.433.34151.0
Соотношение44.5 %0.9 %24.1 %69.5 %19.4 %6.3 %0.37 %0.029 %2.3 %0.9 %0.5 %10.3 %0.8 %100.0 %
20091 755.938.9931.62 726.5798.9273.415.00.8973.936.118.4417.741.43984.4
20081 985.846.2894.72 926.7806.2254.814.80.8655.437.317.7380.938.34152.2
20072 016.565.7910.02 992.2806.4247.514.60.6134.539.016.5352.736.64188.0
20001 9661116152 692754260140.495.637.623318.738.63836
Соотношение51.3 %2.9 %16.0 %70.2 %19.7 %7.2 %0.37 %0.013 %0.15 %1.0 %0.6 %9.3 %0.9 %100.0 %
19991 88111857l2 570728319.514.80.504.53722.6392.8553723.8
  1. Графа «Газ» включает природный газ и другие виды газа.
  2. Солнечная энергия включает фотовольтаику (фотоэлементы) и гелиотермальную энергетику
  3. Иное включает различные виды генерации, гидроаккумуляцию, импорт
  4. В Био включена энергия полученная от прямого сжигания мусора, из свалочного газа и т. п.
  5. Из гидроэнергии исключены гидроаккумулирующие станции
  6. В графу общего итога «Всего» дополнительно включены импортируемые объемы.

В следующей таблице указана установленная мощность по видам источника энергии и выработка, по данным Electric Power Annual 2012[13]].

+ Производство электроэнергии в США за 2012 годИсточник энергииКол-воУст. мощн., ГВт% от общ. уст. мощн.КИУМГодовая выработка, млрд. кВт*ч% от годовой выработки
Уголь557309.729.130.5581514.0436.97
Прир. газ1758424.339.920.3331237.7930.23
Атомн66101.99.590.862769.3318.79
Гидро1,42678.77.40.40276.246.75
Возобн.1,95677.17.250.323218.335.33
Нефть1,12947.24.440.05623.190.57
Разное641.7.160.92613.790.34
Аккумуляция4122.42.11-.025-4.95-0.12
Импорт47.261.15
Всего699710631000.444095100

Уголь, нефть и природный газ

Ископаемые горючие топлива, в первую очередь уголь, затем природный газ, составляют основу производства электроэнергии в стране. Доля таких тепловых электростанций достигает 68 % от установленной мощности (на 2010).

В 2007 году министерство энергетики США оценило необходимость в новых мощностях на 2008—2012 года в 92 ГВт, из которых 48 ГВт составят станции на природном газе и 19 ГВт — на угле.[14]

В связи со «сланцевой революцией» наблюдается постепенное сокращение объемов закупаемой нефти. Если в 2005 году США импортировали 10,1 млн баррелей в день, то в 2014 году - только 7,4 млн баррелей в день[3]. При этом в 2010 - 2013 годах закупки нефти США сократили в Венесуэле на 33,5 %, в Нигерии на 76,4 %, в Мексике на 26,1 %[3]. Зато в этот период были увеличены закупки нефти в Саудовской Аравии и в Кувейте[3].

Атомная энергетика

На 2007 год в США работало 104 ядерных реактора, генерируя около 20 % электроэнергии, потребляемой в стране. Почти 40 % топлива для них в период с 2000 по 2013 годы обеспечивала Россия, разубоживая запасы высокообогащенного урана, наработанного в военных программах СССР, до состояния энергетического по соглашению ВОУ-НОУ[15][16][17]. В течение нескольких десятилетий в стране не строились новые АЭС. Однако, с 2005 года интерес в атомной энергетике вырос, например, в 2002 году была начата федеральная Nuclear Power 2010 Program.[18] а в 2005 был принят Energy Policy Act.[19][20] На март 2009 Nuclear Regulatory Commission получила 26 заявок на строительство новых ядерных реакторов для электроэнергетики[21] Однако на 2013 год многие из заявок были отозваны из-за низких цен на электричество, полученное на тепловых электростанциях из дешевого природного газа, который стал доступен в больших количествах из-за сверхактивной разработки нетрадиционных сланцевых газовых месторождений США (например, с помощью многостадийного ГРП и горизонтального бурения). Цены на энергию с тепловых электростанций могут достигать 4 центов за кВт*ч, тогда как на атомных станциях — 10 центов за кВт*ч и выше.[22]

Возобновляемая энергия

+ Выработка электроэнергии при использовании возобновляемой энергии в 2012Источник энергииКол-во станцийУст. мощн. (ГВт)% от общ.уст.мощн.КИУМГодовая выработка, млрд. кВт*ч% от год.выр.
Гидро402378.77.40.40276.246.75
Ветер947595.50.272140.823.44
Дрова3517.50.70.57537.80.92
Биомасса17664.80.450.47119.820.48
Геотерм.1972.60.240.68315.560.38
Солнечн.5533.20.30.1544.330.11
Всего7837155.814.660.362494.5712.08

Возобновляемая энергетика в США активно развивается. Например, в 2009 году было запланировано двукратное увеличение таких электростанций за три года.[23][24]

За счет возобновляемых источников в США было произведено чуть более 10 % от всей энергии (первая половина 2008), причем большую часть этой энергии, 6 % выработали гидроэлектростанции.[25] Минэнерго США не исключает, что к 2030 году ветроэнергетика (в том числе ветротурбины, установленные в море) сможет генерировать до 20 % требуемой электроэнергии (в настоящее время лишь 3 %).[26][27][28]

Строятся многочисленные солнечные тепловые станции, в том числе 64 МВт Nevada Solar One. Крупные электростанции — группа SEGS в пустыне Мохаве общей установленной мощностью 354 МВт.[29] Крупнейшая солнечная станция США на фотоэлементах — 14 МВт Nellis Solar Power Plant вблизи Лас-Вегаса (Невада), которая, вероятно, сможет вырабатывать около 30 миллионов кВт*ч для Nellis Air Force Base.[30]

Энергосбережение

Федеральное правительство поощряет развитие энергосбережение в стране с помощью программы Energy Star. Также в этой области работает индустриальная группа «Alliance to Save Energy».

Обязанности

Законодательство

Основные законы, регулирующие отрасль:

  • Federal Power Act (1935)
  • National Energy Act (1978) и Public Utility Regulatory Policies Act (PURPA)
  • Energy Policy Act (1992)
  • Energy Independence and Security Act (2007) — запретил лампы накаливания

Дерегулирование и конкуренция

Генерация

Электросети

В настоящее время в США имеется две основные сети электроснабжения на переменном токе: Eastern Interconnection и Western Interconnection. Кроме них имеется две небольшие энергосистемы: Alaska Interconnection (Аляска) и Texas Interconnection (Техас). Три энергосистемы, Eastern, Western и Texas связаны друг с другом через соединения постоянного тока, позволяя передавать электроэнергию по континентальным штатам США, в Канаду и в Мексику. Операторами сетей являются некоммерческие transmission system operator (TSO)

Стандартные параметры бытовой электросети - 120 В, 60 Гц.

Три основных и два дополнительных соединения NERC Interconnections, а также девять региональных «NERC Regional Reliability Councils».

Экономика электроэнергетики

Примечания

  1. Хлопов О.А. Внешнеполитические аспекты энергетической политики администрации Б. Обамы // Вестник Московского государственного областного университета. - 2015. - № 2. - С. 6
  2. Electric Trade in the United States 1996 // EIA DoE
  3. Average Retail Price of Electricity to Ultimate Customers: Total by End-Use Sector // EIA CNEAF
  4. Power Engineering International: GLOBAL ELECTRICITY PRICING: Ups and downs of global electricity prices
  5. http://www.eia.gov/electricity/annual retrieved 2014-1-17
  6. http://www.eia.gov/electricity/data/state retrieved 2014-1-17
  7. 2012 Population retrieved 2014-1-17
  8. Existing Capacity // EIA DoE
  9. Import/Export // EIA DoE
  10. Total Electric Power Summary // EIA DoE
  11. http://www/eia.gov/electricity/data/ Electric Power Annual 2012 // EIA DoE, проверено 2014-1-15
  12. Planned Nameplate Capacity Additions from New Generators, by Energy Source // EIA DoE
  13. America’s Addiction to Foreign Uranium / Casey Research — 2013-05-13 — 2013-06-28
  14. Обама продлил срок действия указа о поставках российского урана // Взгляд, 21 июня 2013
  15. Обращение с оружейными ядерными материалами, высвобождаемыми в процессе сокращения ядерного оружия: проблемы и их решение — В.И. РЫБАЧЕНКОВ — 4 апреля 2002 / Тезисы лекции В.И. Рыбаченкова, состоявшейся 4 апреля 2002 г. в Московском физико-техническом институте — 2013-12-05
  16. «The Daily Sentinel.» Commission, City support NuStart . Retrieved on December 1, 2006
  17. US energy bill favors new build reactors, new technology / Nuclear Engineering International — 12 August 2005 — 2007-12-26
  18. Energy Bill Raises Fears About Pollution, Fraud Critics Point to Perks for Industry — Michael Grunwald and Juliet Eilperin / Washington Post — July 30, 2005 — 2007-12-26
  19. Combined License Applications for New Reactors
  20. Nuclear power: Fracked off: Thanks to cheap natural gas, America’s nuclear renaissance is on hold — May 31, 2013 — The Economist — June 1, 2013
  21. EERE News: President Obama Touts Clean Energy on Earth Day
  22. Remarks of President Barack Obama — Address to Joint Session of Congress
  23. Renewable Energy Tops 10 % of U.S. Energy Production
  24. http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/pdfs/1_overview-demeo.pdf
  25. A mighty wind: Feds want wind power to generate 20% of US electricity by 2030 | Network World
  26. http://www.eesi.org/072508_Wind_Energy_Supply
  27. SEGS I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII & IX
  28. Nellis activates Nations largest PV Array

Литература

Ссылки