最优输电扩容适度降低美国电力脱碳成本

扩大区域间输电被广泛认为是将清洁能源整合到脱碳电力系统中的关键。利用开源Switch容量扩展模型，该模型详细描述了美国现有发电和输电基础设施、太阳能、风能和储能资源以及小时级运行，我们评估了输电在2050年最低成本、社会最优和零排放情景中的作用。最优全国性计划将使区域间输电容量增加三倍以上，但这仅使零排放系统的成本相对于依赖现有输电降低7%，因为储能、太阳能和风能选址以及核能发电可作为紧密替代品。区域成本和租金效应各不相同，输电通常更有利于风能和氢能资源，而非太阳能和电池。敏感性分析显示收益递减：全部扩展收益的五分之一可以通过增加十二分之一的容量实现，而电池和氢能的成本降低可提供与输电相当或更大的系统节省。重新导线——以新建成本的一半将线路容量提高四倍——几乎实现了无约束扩展的所有收益。这些结果表明，虽然大幅扩展输电在经济上是合理的，但多样化的灵活性资源可以替代大规模电网建设，而输电的相对价值高度依赖于技术和成本发展。