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美国水电发展并非一帆风顺。19世纪初期,美国成立垦务局治理西部的旱涝灾害,也曾有过规模不小的环保组织反对,但美国政府坚定地发展水电,不过彼时的主要目的是治理水患,发电是防洪的副产品。二战胜利后,尤其是冷战期间,美国为了在核技术领先世界,尤其是以军方为背景的主张大力发展核电。图4是美国各种电力品种发展历史。1980年~1990年是美国核电大发展时期,水电逐渐退潮。
图4 美国各种电力品种发展历史,资料来源:美国能源信息网
二、美国水电在电力行业中的作用
2017年底,美国电力装机总容量为1,088.26 GW,全年发电总量为4014.8TWh。其中,水电装机容量和发电量分别为80.02GW、300.05TWh,在全美电力总装机和发电量的占比分别为7.4%和7.5%。相比十年之前,装机容量增加2125MW,发电量增加50TWh,但占比下降近50%。化石能源的代表,煤、油、气发电分别为1207.9TWh、21.09TWh、1287.02TWh,合计占总发电量的62.67%。核电为804.95TWh,占比为20.05%。各种可再生能源发电量总计为687.29TWh,在总发电量的比重为17.12%。图5。目前,美国发电仍然以化石能源为主。
图 5 美国各种能源发电比例和可再生能源电力生产比例,数据来源:EIA
美国法律规定的可再生能源包括:抽水蓄能、常规水电、生物质发电、垃圾发电、地热能发电、太阳能和风能。在可再生能源发电品种中,水电、风电和太阳能发电位居三甲,水电占比最高。常规水电发电量300.04亿TWh,占可再生电力的比例达43.25%。加上抽水蓄能发电,美国可再生能源发电量近一半来自于水力发电。其次为风力发电,发电量和占比分别为254.25TWh、36.65%。太阳能(包括光伏和光热)发电量为52.96TWh。其余的生物质、垃圾和地热能发电量分别为43.28TWh、20.77TWh和15.98TWh。图5。全美水电、风电和太阳能发电平均利用小时3749h、2884h和1954h。美国主要可再生能源发电利用小时数普遍高于我国。
在可再生能源电力生产比例中,水电占比43.25%,接近风能与太阳能发电量的总和。尽管美国水电装机容量和发电量在国家电力总量中的比例不高,但水电的“黑色启动”能力在电力系统中的作用不容忽视。例如2003年8月,美国的东北部地区发生了大面积的电网断电事故,严重影响了从纽约到密执根州范围内的5000万人口的工作和正常生活。总装机容量为4316MW的水电机组直接由联邦能源委员会调度,迅速投入到电力恢复工作中,包括著名的尼亚加拉水电站和圣劳伦斯水电站。
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