Электроэнергетика сша кратко самое главное

Обновлено: 02.07.2024

Eco clean energy from sun in USA

Энергетика США – это уникальное явление для мировой энергетической системы. С одной стороны она потребляет наибольшее количество ресурсов по сравнению с энергосистемами других стран, а со второй – она является и одним из наибольших производителей электрической и тепловой энергии в мире.

Примечательно, что рост потребления ресурсов энергетической системой США значительно превышает увеличение выработки энергии, что в течении нескольких десятилетий является поводом для беспокойства американских властей. В связи с этим правительство страны пытается внедрить ряд мер, которые бы защитили отрасль от внешних потрясений и обеспечили устойчивый рост экономики государства.

Ежегодное потребление энергоресурсов в перерасчете на условное топливо в США превышает 10 т на душу населения. И это при том, что в Японии и странах Западной Европы данный показатель держится на уровне 5-6 т. В настоящее время баланс энергоресурсов страны распределяется следующим образом: 40% приходится на нефть и нефтепродукты, 25% составляет газ, 23% – уголь, 12% – атомная, гидро- и геотермальная энергия. Отметим, что уголь прежде всего используется в качестве топлива для тепловых электростанций, газ – в коммунальном хозяйстве и частично для ТЭС в местах его добычи, нефть – как топливо для ТЭС и двигателей.

По данным за 2012 год в США было произведено 4 256 100 ГВт/ч электроэнергии. В настоящее время страна занимает 2 место в мире по производству электричества, уступая по этому показателю лишь КНР. В основном электричество вырабатывается ТЭС (70%, из которых 56% дают угольные ТЭС), ГЭС(10%) и АЭС (17%). Таким образом, в энергобалансе страны преобладает выработка тепловой энергии.

Наибольшие ТЭС страны, которые построены практически по всей территории США, обычно имеют установленную мощность на уровне 2,5-3,5 млн. кВт. Изначально практически все американские ТЭС работали на угле, который добывался в Иллинойском, Аппалачском и Западном Внутреннем бассейнах. Позже многие из расположенных на Атлантическом побережье ТЭС были переведены на мазут, который вырабатывается из импортируемой в страну нефти. Тепловые электростанции, работу которых обеспечивают мазут и газ, появились также в юго-западной части государства. После энергетического кризиса власти страны приостановили перевод ТЭС на мазут и газ и даже начали строить новые энергетические объекты в Горных штатах, где ведется освоение новых угольных бассейнов.

В настоящее время власти государства делают акцент на развитии альтернативной энергетики. США расширяет использование ВЭС, СЭС, геотермальных станций.

Опубликованно 27 декабря, 2018 автором adminmysl . Запись опубликована в рубрике научные изобретения, научные факты с метками Хай тек, энергетика. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

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 дистрибуцию электричества. Среди всех организаций две тысячи публичных и 10 федеральных [1] . 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.

В 2013 году в США было произведено 4058 млрд кВт⋅ч электроэнергии [2] . По данным на 2012 год США производит 18,8 % и занимает второе место в мире по производству электроэнергии, уступая лишь КНР [3] .

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 [2] . Доля возобновляемых источников постепенно растёт. Импорт электроэнергии в США в 2012 году составил 47 млрд кВт⋅ч [3] .

В 2008 году средний тариф на электроэнергию составлял около 10 центов за киловатт-час (кВт⋅ч) [4] . 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 [5] . 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 счёт домовладения в 2007 году составлял примерно 100 долларов в месяц.

Большинство инвестиций в электроэнергетическом секторе США финансируется частными компаниями с помощью заёмных 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.

До восьмидесятых годов прошлого века электроэнергетическая система США представляла собой регулируемую монополию. В конце семидесятых годов в стране был принят закон о регулировании общественных коммунальных компаний, который обязал коммунальщиков покупать по себестоимости электроэнергию у станций с установленной мощностью менее 50 МВт, использующих технологии когенерации и возобновляемые источники энергии.
В девяностых годах была проведена либерализация рынка, которая дала возможность коммунальным энергетическим компаниям передавать управление сетями независимым системным операторам (ISO). Одновременно было разрешено создание региональных энергопередающих компаний (Regional Transmission Organization, RTO). Создание ISO и RTO было необходимо для обеспечения недискриминационного доступа к энергосетям. Их основными функциями стали планирование, мониторинг и управление сетями и оптовыми рынками.

В 2018 году США поставили рекорд энергопотребления: более 101,2 квадриллиона БТЕ, побив максимум 2007 года в 101 квадриллион БТЕ

Главным энергорегулятором выступает Федеральная комиссия по регулированию энергетики (Federal Energy Regulatory Commission, FERC). Это независимое федеральное агентство следит за соблюдением отраслевых норм, осуществляет нормативное регулирование торговли электроэнергией и мониторинг, регулирует цены на оптовых рынках электроэнергии и обеспечивает недискриминационный доступ к услугам по передаче электроэнергии. Также FERC контролирует передачу электроэнергии между штатами, рассматривает вопросы о слияниях и поглощениях электроэнергетических компаний, ведет проверки и выдает лицензии по гидропроектам, регулирует стандарты по бухгалтерским и финансовым отчетностям.

Продавцы и покупатели

По последним данным, в стране имеется почти 3 тысячи компаний, продающих электроэнергию. Происхождение электроэнергии, которой они торгуют, может быть разным. Некоторые предприятия сами генерируют всю энергию на собственных станциях и затем продают ее, другие покупают напрямую с других генераторов, на оптовых рынках и у независимых энергопроизводителей. Структура продавцов различается и от штата к штату: среди них встречаются некоммерческие муниципальные энергокомпании, кооперативы, частные предприятия, принадлежащие их акционерам (самые крупные, как правило), оптовые сбытовики мощности. На рынке работают и государственные компании.
Американская система торгов электричеством предполагает как оптовый, так и розничный рынок. При этом оба этих рынка могут быть как конкурентными, так и традиционно регулируемыми. Наибольшую долю здесь занимают акционерные компании, обеспечивающие электроэнергией почти три четверти всех потребителей в стране, в основном они работают в наиболее густонаселенных регионах, то есть на западном и восточном побережьях США. Самые крупные компании находятся в Калифорнии – Pacific Gas and Electric (5,48 млн клиентов) и Southern California Edison Company (5 млн потребителей).
Принадлежащие властям коммунальные энергопредприятия включают в себя как федеральные, так и муниципальные или региональные (уровень штата или города). Всего в США почти 1960 таких энергопредприятий, каждое в среднем обслуживает около 12 тысяч потребителей, самыми крупными являются организации Пуэрто-Рико PREPA и Los Angeles Department of Water and Power (более миллиона клиентов у каждой).

СТЭС Айвонпа, Калифорния, США

Защита от блэкаутов

Стакан наполовину пуст или полон?

Электроэнергетика Пенсильвании основывается на трех китах: ядерная (доля с 2001 года сохраняется на уровне около 39%), газовая (рост с нуля до 35%) и угольная (падение с 57% до 22%).
Основным источником генерации для Иллинойса традиционно является ядерная (более половины), за ней следует уголь (32%), чья доля, тем не менее, неуклонно сокращается. Растет доля газовой и ветряной генерации, однако пока она не слишком высока. Более 50% обеспечивают атомные электростанции и в балансе Нью-Хэмпшира, тогда как на газ приходится более 20%. Штат также намерен перейти на 25% возобновляемых источников в электроэнергетике до 2025 года. Северная Каролина почти в равных долях обеспечивает себя за счет ядерной энергетики, газа и угля.
Также штатом с большой долей производства на АЭС (58%) остается Южная Каролина, доля угля снизилась до 19% с 41% в 2001 году, газа – выросла с минимума до 18% и продолжает увеличиваться.
Примерно 40% электроэнергии Теннеси тоже производится на атомных станциях, а процентная доля угля сократилась с 61% в 2001 году до 35% в 2017 году, оставшееся производство приходится на газ и гидроэнергетику.
Мэриленд, снизивший потребление угля в электроэнергетике с 58% до 24% за восемь лет, значительно увеличил долю ядерной энергетики – с 28% до 43%. Штат, импортирующий электроэнергию, нацелен на переход четверти генерации на возобновляемую к 2020 году. Массачусетс за минувшие годы увеличил долю использования газа вдвое, до 60%, тогда как долю угля практически свел к нулю. Солнечная энергетика занимает около 10%.
В Мичигане уголь также сдает своих позиции, причем наступает ему на пятки ядерная энергетика (37% против 29%), аналогичная ситуация и в Миннесоте (39% уголь, 24% АЭС). Почти не использует уголь в генерации и Нью-Джерси, где примерно в равной доле популярны газовые и атомные станции, а также развивается солнечная энергетика. К 2021 году штат намерен добиться роста использования возобновляемых источников до 21%, в 2030 году – до 35%, а в 2050 году – до 50%.
Угольные штаты

На ядерную генерацию приходится около 19% в энергобалансе Соединенных Штатов Америки, при этом большинство АЭС, как и гидроэлектростанций, были построены до 1990 года. США являются крупнейшим игроком в ядерной энергетике, производя на АЭС больше электроэнергии, чем любая другая страна в мире (общая мощность составляет 99,6 млн КВт, выработка – 805,7 млрд КВт/ч).
В настоящее время в 29 штатах страны функционируют 59 АЭС с 97 ядерными реакторами. Большинство станций имеют два реактора. Самая большая АЭС – это Palo Verde в Аризоне, на станции три реактора, ее мощность составляет 3937 МВт. Самая маленькая находится в Нью-Йорке, ее мощность – 508 МВт.
Последний ядерный реактор – Watts Bar‑2 мощностью 1150 МВт – был введен в коммерческую эксплуатацию в октябре 2016 года. В стране строятся еще два реактора – 3-й и 4-й этап Vogtle в штате Джорджия. Значительная часть коммерческих ядерных реакторов расположена в восточной части страны, при этом больше всего АЭС находится в штате Иллинойс (11 реакторов).
Спрос на ядерную энергетику снижается на фоне развития газового и возобновляемого секторов – всего с 2013 года в США закрылось восемь атомных станций, что привело к выводу около 6 ГВт мощностей. Особенно сложно выжить в растущих конкурентных условиях небольшим станциям с одним реактором.
В 2018 году закрылась самая старая в стране АЭС – Oyster Creek мощностью 625 МВт в Нью-Джерси, работавшая с 1969 года. В мае 2019 года Entergy Nuclear Generation Company остановила станцию Pilgrim на 679 МВт.
Сообщалось и о планах по закрытию других станций. Так, Entergy Nuclear намерена в 2020–2021 годах остановить два реактора в энергоцентре Indian Point в Нью-Йорке лицензированной мощностью 1072 МВт, работавшие с 1970-х годов. Ранее подразделение SCANA Corporation объявляла о приостановке планов по строительству двух новых реакторов на проекте V. C. Summer в Южной Каролине, объяснив такое решение возросшими расходами, задержками строительства, снижением стоимости электроэнергии и банкротством главного подрядчика Westinghouse. Строительство было начато еще в 2009 году, а его завершение ожидалось в 2019 и 2020 годах.

Перспективы ветра и солнца

Соединенные Штаты используют множество различных источников энергии и технологий для производства электроэнергии. Источники и технологии со временем изменились, и некоторые из них используются чаще, чем другие.

Тремя основными источниками энергии для производства электричества являются:

ископаемые виды топлива (уголь, природный газ и нефть)
ядерная энергия
возобновляемые источники энергии

Большая часть электроэнергии вырабатывается с помощью паровых турбин, использующих ископаемое топливо, ядерную энергию, биомассу, геотермальную и солнечную энергию.
Другими основными технологиями производства электроэнергии являются газовые турбины, гидротурбины, ветряные турбины и солнечную фотоэлектрику.

Ископаемые виды топлива являются крупнейшими источниками для производства электроэнергии

Природный газ был крупнейшим источником — около 40% — производства электроэнергии в США в 2020 году. Природный газ используется в паровых турбинах и газовых турбинах для выработки электроэнергии.

В 2020 году уголь был третьим по величине источником для производства электроэнергии в США — около 19%. Почти все угольные электростанции используют паровые турбины. Несколько электростанций, работающих на угле, преобразуют уголь в газ для использования в газовой турбине.

Нефть для производства электроэнергии в США в 2020 году заняла последнее место — 1%. Остаточное топливо и нефтяной кокс используются в паровых турбинах. Дистиллятное или дизельное топливо используется в генераторах дизельных двигателей. Остаточное топливо и дистилляты также могут сжигаться в газовых турбинах.

Ядерная энергетика обеспечивает пятую часть электроэнергии в США

Ядерная энергия была источником около 20% производства электроэнергии в США в 2020 году. Атомные электростанции используют паровые турбины для производства электроэнергии за счет ядерного деления.

Возобновляемые источники в электроэнергетике США

Все возобновляемые источники энергии произвели в 2020 году 20% всей электроэнергии страны.

Гидроэлектростанции в США произвели около 7,3% от общего объема выработки электроэнергии или около 37% выработки электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии в 2020 году. Гидроэлектростанции используют проточную воду для вращения турбины, подключенной к генератору.

Ветрогенераторы в США стали источником около 8,4% от общего объема производства электроэнергии или около 43% производства электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии в 2020 году. Ветряные турбины преобразуют энергию ветра в электричество.

Биомасса в США была источником около 1,4% от общего объема производства электроэнергии в 2020 году. Биомасса сжигается непосредственно на паровых электростанциях или может быть преобразована в газ, который может сжигаться в парогенераторах, газовых турбинах или генераторах двигателей внутреннего сгорания.

Солнечная энергия в США обеспечивала около 2,3% от общего объема электроэнергии в 2020 году. Фотоэлектрическая (PV) и солнечно-тепловая энергия являются двумя основными типами технологий производства солнечной электроэнергии. Фотоэлектрическое преобразование производит электроэнергию непосредственно из солнечного света в фотоэлектрическом элементе. В большинстве систем солнечной и тепловой энергетики для выработки электроэнергии используются паровые турбины.

Геотермальные электростанции произвели около 0,5% от общего объема производства электроэнергии в США в 2020 году. Геотермальные электростанции используют паровые турбины.

Последнее обновление 18 марта 2021
Точные данные по ежегодной выработке электроэнергии в США, начиная с 1950 по 2020 год, можно посмотреть по нижеуказанной ссылке.

Читайте также: