L'électricité
aux États-Unis passe par des changements importants: la composition de la
production se déplace rapidement, les modèles de réglementation et de
l'industrie sont en constante évolution, et la politique joue un rôle de
plus en plus important. Tous ces changements peuvent
être difficiles à conceptualiser, notamment,
comment comprendre que plusieurs facteurs interagissent les uns avec les autres?
Je suis un apprenant visuel donc en essayant de penser à un grand nombre de ces changements, je les visualise. Faire une image de quelque chose d'aussi abstrait que le changement de réglementation est difficile, ce qui explique pourquoi je me tourne souvent vers des cartes en pensant à l'électricité. Quand j'ai commencé à faire l'analyse de l'énergie, des cartes ont été la clé pour apprendre comment fonctionne notre système.
Une carte personnelle ne peut pas afficher tout notre réseau, mais la géographie est essentielle pour comprendre la diversité des mélanges de ressources, les régimes de réglementation et les politiques à travers le pays. Voici quelques-unes de mes cartes préférées qui illustrent l'extrême complexité du réseau électrique américain et laissent entrevoir les nombreux défis de la transition du réseau à de nouveaux carburants.
Tout
d'abord, est hors relativement nouvelle carte d'EIA qui montre toutes
les usines d'exploitation de grandes centrales dans le pays. J'aime ça car il démontre vraiment les géographies régionales de
production d'électricité qui façonnent les autres facteurs abordés dans
le reste de cet article. Au total, il y a 16,472 unités de
production d'électricité de plus de 1 MW, qui ont une capacité totale de
1.066.317 MW (à partir de Novembre 2015).
Plusieurs choses surprennent sur cette carte. La capacité de charbon est dispersée à travers la ceinture de la rouille et aux États-Unis du Sud, mais pratiquement absent de la côte Ouest et du Nord-Est. Bien que l'hydroélectricité est présente dans la plupart des régions du pays, elle domine le nord-ouest. La capacité éolienne installée principalement à travers les Grandes Plaines, mais est pratiquement absente du Sud. Enfin, en dépit de sa popularité croissante, les centrales solaires restent concentrées principalement en Californie, bien qu'il y ait un cluster notable en Caroline du Nord.
Alors que la première carte montre les centrales électriques du pays, cette carte ci dessus illustre la façon dont fonctionnent ces systèmes. Trois facteurs clés apparaissent. Tout d' abord, il y a huit entités régionales qui travaillent avec l'Amérique du Nord Électricité Reliability Corporation pour maintenir la fiabilité électrique à travers le pays. La fiabilité électrique est probablement la première et avant tout le service que notre réseau électrique est destiné à promouvoir et ces entités sont responsables de sa réalisation.
Deuxièmement, la carte indique comment ces entités de fiabilité franchissent les frontières internationales, principalement au Canada. Cette allusion à l'échange d'électricité significative entre les États - Unis et au Canada.
Enfin, et le plus intéressant, cette carte illustre la façon dont il y a effectivement trois réseaux électriques primaires aux États-Unis (appelés interconnexions). La fracture entre l'Est et les interconnexions occidentales existent à cause des distances géographiques évidentes.
L'interconnexion ERCOT est cependant différent. Couvrant la plupart du Texas, il est l' une des bizarreries les plus intéressants du système électrique américain. Afin d' éviter une réglementation fédérale de son système d'électricité , le Texas a construit son propre réseau électrique et pas relié au reste du pays.
Les grands outs transmission de construction qui peuvent être nécessaires pour les pénétrations élevés de l' énergie renouvelable intermittentes devront surmonter ces clivages et la NERC jouera un rôle clé de transmission dans une telle "construction" .
Alors
que la NERC est responsable des normes de fiabilité, la grille sur cette base ne fonctionne
pas réellement de jour en jour. Traditionnellement, les services publics verticalement intégrés ont ce rôle. Aujourd'hui, cependant, les choses sont différentes. Près
de 70% de l'électricité américaine est produite et consommée dans les
régions utilisées par les marchés de gros de l'électricité appelés ISOs /
RTO.
Ceci est l' une des évolutions réglementaires les plus importantes de l' électricité au cours des vingt dernières années et a probablement pas l'impact qu'elle mérite. Commençant au niveau fédéral avec la FERC ordonnance 888 , la restructuration électrique change fondamentalement la façon dont l' électricité est produite, transmise, et venduE à travers le pays. Bien qu'il existe de grandes variations entre les ISOs, ces ISOs encouragent généralement la hausse de la concurrence et facilitent la suppression des obstacles réglementaires à participer aux marchés de l' électricité.
Trois choses importantes à noter à partir de cette carte
Tout d' abord,
-ERCOT exploite le réseau électrique au Texas - contrairement à d' autres ISOs, la FERC ne supervise pas ERCOT en raison de son réseau électrique séparé.
- Deuxièmement, il n'y a pas ISO / RTO dans le sud en raison de la prédominance des services publics du sud.
- Troisièmement, CAISO est la seule ISO à l'ouest , car de vastes distances géographiques séparent les zones de service, bien que CAISO commence à se développer dans une ISO occidentale.
ISOs
/ RTO exploiteent le réseau de transport et supervisent l'envoi
d'électricité en fonction des soumissions de coûts marginaux. Cette
carte montre comment les prix locaux évoluaient dans MISO au
cours d'une matinée de fin d'été en 2011. En particulier, ce sont les
prix en temps réel, dont seulement une petite partie des ventes
d'électricité sont concernées.
Une chose qui saute aux yeux immédiatement sont les différences de prix entre l'Iowa et au sud-est du Minnesota et au sud-ouest du Wisconsin. Dans le sud de l'Iowa, la production élevée du vent est probablement responsable de la conduite des prix négatifs; les contraintes de transport influencent le prix de l'électricité à partir vers le nord, où les prix sont au-dessus de 100 $ / MWh. Limitations dans l'infrastructure de transmission signifie que les prix au sein d'une ISO individuelle peuvent avoir des variations importantes.
Alors que les règles de tarification spécifiques varient selon ISO, ces différences régionales dans les prix jouent un rôle clé dans la transition car la production d' électricité à ses principes fondés sur le marché. Les prix plus élevés dans une région offrent des incitations économiques claires pour construire de nouvelles centrales électriques ou connecter des lignes de transmission pour réduire les zones prix. Au fil du temps, l' énergie renouvelable pourrait faire baisser les prix dans la plupart de ces marchés, contestant la structure actuelle du marché.
Bien
que la plupart des services publics et de l’État embrassent les marchés
de gros de l'électricité, la concurrence de détail reste rare dans la
plupart des États-Unis. Pendant un certain temps, il y
avait un mouvement important vers la réalisation approvisionnement en
électricité de détail concurrentiel.
Cependant, les retombées de la crise de l'électricité en Californie en 2000-2001 entraînaient une restructuration aux coût importants. En conséquence, de nombreux États qui avaient envisagé la restructuration de leurs marchés de détail sont revenus en arrière à un système fondé sur l'utilité (indiqué par la catégorie en suspension dans la carte).
Même les États qui pratiquent la concurrence au détail n'ont pas toujours des réultats flambants; les consommateurs gardent souvent leurs fournisseurs par défaut (pour une bonne vue d' ensemble, consultez la section II.C. dans ce ). Une nouvelle tendance se dessine où principalement les gouvernements locaux offrent des solutions de rechange au service public local , mais il est encore à ses balbutiements.
Trois choses particulières
Tout d'abord,
-le Nord-Ouest et la zone autour du Tennessee ont certainement les taux les plus bas dans le pays en raison du faible coût de l'énergie hydroélectrique,
-Deuxièmement, la Californie et la Nouvelle - Angleterre ont des taux d'électricité particulièrement élevés. Les prix élevés de la Californie font suite, au moins partiellement, à aux contrats à coût élevé signés au cours de la crise de l' électricité, tandis que les taux élevés de la Nouvelle - Angleterre sont influencés par les prix de gros élevés de l' électricité en hiver.
Enfin, les taux élevés dans les montagnes Rocheuses reflètent probablement les coûts de transmission plus importants par rapport au reste du pays en raison des grandes distances géographiques entre les centres de population.
Cette carte est pas directement lié à l' électricité , mais des conseils à l' un des plus grands changements qui se produisent dans l' électricité américaine - le passage du charbon au gaz naturel comme source d'énergie primaire. Depuis que la "révolution" de schiste a commencé à la fin des années 2000, la production américaine de gaz naturel a augmenté de près de 50%.
Les shales de Marcellus et Utica en Ohio, la Pennsylvanie et la Virginie-Occidentale ont été les grands acteurs de l'augmentation des ressources de gaz naturel. Les caractéristiques particulières de ces deux shales son le coût exceptionnellement peu élevé pour extraire le gaz naturel ici.
Pour l'électricité, l'emplacement de la nouvelle production de gaz naturel est très important - il est juste au milieu de la plupart de la flotte de charbon aux États-Unis. En conséquence, le gaz naturel pas cher dans ces territoires a fait baisser les prix de gros de l'électricité et a contribué à une baisse importante de la production de charbon. Shale a également stimulé la production de gaz naturel le long de la côte du Golfe et à ainsi, marginalisé le charbon.
Cependant, la Nouvelle-Angleterre et de la Californie ne disposent pas de ressources de schiste importantes et sont à la fin des systèmes de transport par pipeline. Ceci est un facteur critique dans le temps d'hiver de haut prix du gaz naturel pour la Nouvelle-Angleterre et des primes de prix uniformes pour le gaz naturel en Californie.
L' une des caractéristiques les plus importantes de gaz naturel aux États-Unis est la volatilité des prix exceptionnels . Le gaz naturel est essentielle pour le chauffage en hiver dans les secteurs résidentiel, commercial et industriel. Pour veiller à ce que le gaz naturel fournisse de la chaleur pendant toute une saison d'hiver, le gaz naturel est stocké pendant le précédent printemps, été et automne (la saison d'injection).
L'hiver peut varier considérablement avec des impacts majeurs sur les prix du gaz naturel. Quand il fait très froid, de grandes quantités de gaz naturel sont consommés et les prix augmentent au cours de la saison d'injection suivante pour qu'il y ait suffisamment de gaz naturel pour l'hiver prochain. Au cours d'un hiver très chaud, comme cela est actuellement le cas, la demande de gaz naturel est plus faible donc les prix baissent pour encourager la consommation au cours de la saison d'injection.
Le gaz naturel est un combustible marginal primaire aux États - Unis Cela signifie que la volatilité des prix provoquée par l' hiver se répand dans les marchés de gros de l' électricité. Avec le gaz naturel de plus en plus important dans le mix énergétique, d' année en année , les prix de l' électricité sont de plus en plus étroitement liés aux fluctuations des prix du gaz naturel.
Cette carte illustre les emplacements de stockage aux États-Unis. Même si ils sont généralement bien intégrés au système de pipeline de gaz naturel, le manque d'espace de stockage en Nouvelle-Angleterre (à la suite de mauvaises conditions géologiques) contribue aux fluctuations des prix extrêmes qui se produisent dans son marché de gros hiver.
Cette carte montre l'une des nouveautés les plus importantes dans le domaine de l'électricité au cours des quatre dernières années: le déclin rapide du charbon . En raison de la réglementation environnementale et des prix bon marché du gaz naturel, de nombreuses centrales au charbon ont été forcés de se retirer. Il est tout simplement pas économique d'installer des équipements de contrôle de la pollution requis lorsque les prix du gaz naturel maintiennent les prix de gros de l'électricité aussi bas.
Au total, plus de 25 GW de charbon ont fermé au cours des dernières années ou fermeront bientôt. Cela permettra de réduire la flotte de charbon de près de 10% de ses niveaux de 2011. La plus grande concentration de fermetures se situe au- dessus du schiste Marcellus.
Cependant, en dépit de ses résistances et de discussion à l' effet contraire , l'avenir de la production de charbon est pas clair à court terme. Le charbon fournit encore plus de 30% de la production d'électricité des États - Unis. En outre, la plupart des centrales au charbon restantes ont des contrôles de pollution suffisants et sont économiquement plus efficaces que celles qui ont fermé. Le prix du gaz naturel, bas en ce moment, pourrait bien augmenter dans les prochaines années, et provoquer ainsi la "réhabilitation de la production de charbon.
L' énergie nucléaire est une source dominante d'électricité aux États-Unis, fournissant environ 20% de la production totale d'électricité . Cette carte montre les emplacements de tous les 100 réacteurs en exploitation dans le pays.
En général, les réacteurs nucléaires sont très grands, n'ont pas d' émissions de gaz à effet de serre, ont des coûts marginaux faibles, ont des facteurs de grande capacité, et font baisser les prix sur les marchés de gros de l' électricité. Cependant, le coût élevé de la construction de nouveaux réacteurs et la garantie près des dépassements de coûts a pratiquement stoppé la construction de nouveaux réacteurs nucléaires aux États-Unis. Les seuls endroits où les réacteurs nucléaires sont en cours de construction sont dans le sud, où il n'y a pas ISOs et où les services publics peuvent généralement récupérer les dépassements de coûts de contribuables captifs.
Peu de choses à dire sur cette carte
D'abord, il y a très peu de centrales nucléaires à l'ouest du Mississippi. Ceci est largement le résultat de la dynamique des populations et le calendrier. La plupart de la population des États-Unis vivaient dans la moitié orientale du pays où le boom de la construction d'un réacteur nucléaire a commencé dans les années 1960 et 1970. Au moment où la population a commencé à se déplacer plus à l'ouest, l'économie nucléaire était très peu attrayante en raison de l'escalade et des dépassements des coûts.
En second lieu , la plupart des centrales nucléaires ont 2 ou plusieurs réacteurs au même endroit. Ce point est essentiel : plus de réacteurs sur un seul site réduit les coûts d'exploitation. Il est à noter que toutes les récentes fermetures économiques des centrales nucléaires ont eu lieu sur les sites à réacteur simple où les économie sont plus difficiles. Les centrales nucléaires avec 2 ou plusieurs réacteurs sont plus économiquement viables.
Les politiques de l' État rendant obligatoire l'utilisation de sources renouvelables pour l' électricité ont conduit les gains importants dans la production éolienne au cours des dix dernières années. En outre, ces politiques fournissent une base de support pour la croissance continue à la fois solaire et éolienne au cours des 15 prochaines années.
Cette carte illustre la nature généralisée de ces politiques. Vingt-neuf États ont des objectifs obligatoires, tandis que six ont des objectifs volontaires (puisque cette carte a été créée, Vermont a fait son RPS obligatoire).
Ces politiques ont été exceptionnellement efficaces pour encourager la création de marchés de l' énergie renouvelable. Plus important encore , ils ont apporté des avantages environnementaux et économiques considérables.
Alors que les politiques de RPS d'État soutiennent principalement les grandes énergies renouvelables à grande échelle, les lois de facturation nette de l' État encouragent le développement la distribution de l' électricité solaire. Le principe permettant au compteur de "tourner vers l' arrière", le mesurage net rend très rentable de passer au solaire. Ce qui est plus surprenant , c'est que cette politique de facturation nette existe dans presque tous les États du pays.
Toutefois, la facturation nette est susceptible d'être l' une des plus importantes batailles de l’État en 2016. La décision particulièrement controversée du Nevada pour faire reculer ses politiques de facturation nette (y compris pour les clients existants) conduit à une levée de boucliers et est devenue un enjeu politique national.
Au - delà du Nevada, il y a beaucoup de changements potentiels aux lois nettes de comptage proposées à travers le pays. La facturation nette est un avantage majeur pour les clients, mais peut fortement diminuer les revenus des services publics. Comme le solaire continue de croître, une vaste réforme de la facturation nette semble être inévitable (si seulement pour mieux aligner client, développeur solaire, et des incitations de services publics).
En
tant que pays de latitude moyenne, les États-Unis ont des ressources
solaires favorables, surtout lorsqu'on les compare à des latitudes plus
élevées en Europe.
Cependant, il existe encore de grandes variations à travers le pays qui influent directement sur la quantité d'électricité produite entre les sites . Par exemple, le Sud-Ouest a d'excellentes ressources solaires, c'est un énorme facteur justifiant le boom de l'énergie solaire (en Californie, les tarifs résidentiels sont exceptionnellement élevés, ce qui rend le solaire plus attrayant mais à des prix plus élevés que dans les autres régions du pays).
Cette carte solaire indique également quelques autres défis.. En dépit du soutien politique favorable, l' énergie solaire commence seulement à décoller en Nouvelle - Angleterre. Jusqu'à ce que la baisse la plus récente des prix du PV, la demande n'a pas été assez forte pour encourager le développement de l' énergie solaire. Pendant ce temps, la Floride a un potentiel solaire considérable, mais la politique reste un obstacle majeur à la libre concurrence.
Le Texas a aussi d' excellents prix potentiels , mais peu d' électricité solaire compétitive produite jusqu'à récemment. La baisse des coûts et son excellent ensoleillement sont favorables à provoquer un boom au Texas - de moins de 250 MW aujourd'hui, ERCOT espère atteindre plus de 13 GW d'ici 2030.
Notamment, alors qu'il y a des variations dans les ressources solaires régionales, chaque partie du continent américain dispose quand même de conditions suffisantes pour jouer un rôle important dans les mélanges d'électricité régionaux. Comme les prix solaires continuent à la baisse, il est devenu une source d'énergie dominante aux États - Unis
Les
USA ont vraiment d'excellentes conditions de vent que cette carte des
vitesses du vent moyennes à travers le pays indiquent. A la différence des ressources solaires, la variation géographique de
ces ressources limite sévèrement où ils peuvent être développés.
Les meilleures ressources sont situées dans les Grandes Plaines, ce qui explique le développement éolien énorme dans l'Iowa, le Texas et l'Oklahoma, entre autres États. Pour déverrouiller vraiment le vent dans les Grandes Plaines, l'expansion de l'éolien sur la côte Est, la côte Ouest, et le Sud est nécessaire.
Cependant, la vitesse du vent dans de nombreuses régions de l'Ouest et à travers tout le sud sont relativement faibles. Au fil du temps, l' innovation technologique peut rendre ces ressources de plus en plus accessible. Néanmoins, ces ressources éoliennes limitées pour le moins expliquent en partie l'absence notable des politiques de RPS aux États - Unis du Sud
Une dernière remarque à propos de cette carte. La vitesse du vent en mer sont très élevés dans la plupart des régions du pays; l'éolien offshore pourrait jouer un rôle majeur dans la fourniture de génération cohérente en Nouvelle - Angleterre, entourant les Grands Lacs, au large du Texas, et le long de la côte Ouest. Cependant, ses coûts demeurent élevés et l'opposition locale est déterminée et importante.
Cette carte est une abbération car elle indique quelque chose qui n'existe pas en réalité: Les régions que l'US Energy Information Administration a créé pour une utilisation dans le système de modélisation national de l'énergie (NEMS), son modèle pour réaliser des projections à long terme de la production électrique des États-Unis . Je voulais l'inclure en dernière car elle met en évidence vraiment la difficulté d'essayer d'analyser les marchés de l'électricité.
Les modèles d'énergie sont des abstractions nécessaires des systèmes très complexes. Tous les facteurs que nous avons abordés dans ce post (politiques de L’État, la réglementation fédérale, les marchés de gros de l'électricité, les tarifs de détail de l'électricité, les ressources énergétiques renouvelables, 16,000+ centrales) influencent les résultats du marché de l'électricité.
Les modèles doivent soit essayer d'attraper toute cette complexité ou la simplifier.
NEMS est très efficace pour attraper beaucoup de cette complexité. Les régions utilisées dans NEMS, tel qu'il apparaît sur la carte, reflètent généralement les flux physiques d'électricité. D'autres aspects de NEMS capturent des facteurs clés abordés dans ce post, tels que la nature régionale des ressources renouvelables, l'approvisionnement en gaz naturel, et les fermetures d'usines.
Néanmoins, ce faisant dans une évolution rapide, ce système complexe est exceptionnellement difficile. Il y a beaucoup d'autres modèles dans le système américain électrique (ou des plus petites parties de celui-ci) qui ne disposent pas du même niveau de complexité que NEMS. Cela ne veut pas dire que ces modèles ne sont pas utiles - ils soulignent plutôt qu'il y a beaucoup, beaucoup de facteurs qui influent sur les résultats du marché de l'électricité et qu'une vue globale est nécessaire.
Je suis un apprenant visuel donc en essayant de penser à un grand nombre de ces changements, je les visualise. Faire une image de quelque chose d'aussi abstrait que le changement de réglementation est difficile, ce qui explique pourquoi je me tourne souvent vers des cartes en pensant à l'électricité. Quand j'ai commencé à faire l'analyse de l'énergie, des cartes ont été la clé pour apprendre comment fonctionne notre système.
Une carte personnelle ne peut pas afficher tout notre réseau, mais la géographie est essentielle pour comprendre la diversité des mélanges de ressources, les régimes de réglementation et les politiques à travers le pays. Voici quelques-unes de mes cartes préférées qui illustrent l'extrême complexité du réseau électrique américain et laissent entrevoir les nombreux défis de la transition du réseau à de nouveaux carburants.
unités de production de taille industrielle de fonctionnement à partir de Septembre ici à 2015
Source: EIA
Plusieurs choses surprennent sur cette carte. La capacité de charbon est dispersée à travers la ceinture de la rouille et aux États-Unis du Sud, mais pratiquement absent de la côte Ouest et du Nord-Est. Bien que l'hydroélectricité est présente dans la plupart des régions du pays, elle domine le nord-ouest. La capacité éolienne installée principalement à travers les Grandes Plaines, mais est pratiquement absente du Sud. Enfin, en dépit de sa popularité croissante, les centrales solaires restent concentrées principalement en Californie, bien qu'il y ait un cluster notable en Caroline du Nord.
Il y a en fait trois principaux réseaux électriques aux États-Unis
Source: NERC
Deuxièmement, la carte indique comment ces entités de fiabilité franchissent les frontières internationales, principalement au Canada. Cette allusion à l'échange d'électricité significative entre les États - Unis et au Canada.
Enfin, et le plus intéressant, cette carte illustre la façon dont il y a effectivement trois réseaux électriques primaires aux États-Unis (appelés interconnexions). La fracture entre l'Est et les interconnexions occidentales existent à cause des distances géographiques évidentes.
L'interconnexion ERCOT est cependant différent. Couvrant la plupart du Texas, il est l' une des bizarreries les plus intéressants du système électrique américain. Afin d' éviter une réglementation fédérale de son système d'électricité , le Texas a construit son propre réseau électrique et pas relié au reste du pays.
Les grands outs transmission de construction qui peuvent être nécessaires pour les pénétrations élevés de l' énergie renouvelable intermittentes devront surmonter ces clivages et la NERC jouera un rôle clé de transmission dans une telle "construction" .
Marchés de gros Dominez électricité Dispatch
Source: FERC
Ceci est l' une des évolutions réglementaires les plus importantes de l' électricité au cours des vingt dernières années et a probablement pas l'impact qu'elle mérite. Commençant au niveau fédéral avec la FERC ordonnance 888 , la restructuration électrique change fondamentalement la façon dont l' électricité est produite, transmise, et venduE à travers le pays. Bien qu'il existe de grandes variations entre les ISOs, ces ISOs encouragent généralement la hausse de la concurrence et facilitent la suppression des obstacles réglementaires à participer aux marchés de l' électricité.
Trois choses importantes à noter à partir de cette carte
Tout d' abord,
-ERCOT exploite le réseau électrique au Texas - contrairement à d' autres ISOs, la FERC ne supervise pas ERCOT en raison de son réseau électrique séparé.
- Deuxièmement, il n'y a pas ISO / RTO dans le sud en raison de la prédominance des services publics du sud.
- Troisièmement, CAISO est la seule ISO à l'ouest , car de vastes distances géographiques séparent les zones de service, bien que CAISO commence à se développer dans une ISO occidentale.
ISOs gère le prix du marché pour l'approvisionnement et pour la demande d'électricité
Source: EIA
Une chose qui saute aux yeux immédiatement sont les différences de prix entre l'Iowa et au sud-est du Minnesota et au sud-ouest du Wisconsin. Dans le sud de l'Iowa, la production élevée du vent est probablement responsable de la conduite des prix négatifs; les contraintes de transport influencent le prix de l'électricité à partir vers le nord, où les prix sont au-dessus de 100 $ / MWh. Limitations dans l'infrastructure de transmission signifie que les prix au sein d'une ISO individuelle peuvent avoir des variations importantes.
Alors que les règles de tarification spécifiques varient selon ISO, ces différences régionales dans les prix jouent un rôle clé dans la transition car la production d' électricité à ses principes fondés sur le marché. Les prix plus élevés dans une région offrent des incitations économiques claires pour construire de nouvelles centrales électriques ou connecter des lignes de transmission pour réduire les zones prix. Au fil du temps, l' énergie renouvelable pourrait faire baisser les prix dans la plupart de ces marchés, contestant la structure actuelle du marché.
Restructuration au détail pas aussi répandue que les marchés de gros de l'électricité
Source: EIA
Cependant, les retombées de la crise de l'électricité en Californie en 2000-2001 entraînaient une restructuration aux coût importants. En conséquence, de nombreux États qui avaient envisagé la restructuration de leurs marchés de détail sont revenus en arrière à un système fondé sur l'utilité (indiqué par la catégorie en suspension dans la carte).
Même les États qui pratiquent la concurrence au détail n'ont pas toujours des réultats flambants; les consommateurs gardent souvent leurs fournisseurs par défaut (pour une bonne vue d' ensemble, consultez la section II.C. dans ce ). Une nouvelle tendance se dessine où principalement les gouvernements locaux offrent des solutions de rechange au service public local , mais il est encore à ses balbutiements.
Moyenne US Résidentiel Électricité Prix par Utility Service Area
Source: OpenEI
Bien
que ISOs gèrent les marchés de gros de l'électricité, la plupart
des contribuables ne paient pas un prix de gros de l'électricité -
plutôt un système des taux pour couvrir toutes les parties du service
d'électricité, y compris les coûts de distribution et de transport.
Les
prix que les consommateurs résidentiels paient sont généralement
déterminés par le choix de leur fournisseur de détail , leur fournisseur d'électricité municipal, ou par des
taux fixés par les commissions de services publics de L’État. Cette
carte démontre clairement que la variabilité des approvisionnements et
des règlements de l'électricité conduit à de nombreux tarifs d'électricité différents.
Tout d'abord,
-le Nord-Ouest et la zone autour du Tennessee ont certainement les taux les plus bas dans le pays en raison du faible coût de l'énergie hydroélectrique,
-Deuxièmement, la Californie et la Nouvelle - Angleterre ont des taux d'électricité particulièrement élevés. Les prix élevés de la Californie font suite, au moins partiellement, à aux contrats à coût élevé signés au cours de la crise de l' électricité, tandis que les taux élevés de la Nouvelle - Angleterre sont influencés par les prix de gros élevés de l' électricité en hiver.
Enfin, les taux élevés dans les montagnes Rocheuses reflètent probablement les coûts de transmission plus importants par rapport au reste du pays en raison des grandes distances géographiques entre les centres de population.
US Shale Drives Augmentation de la production naturelle de production de gaz
Source: EIA
Les shales de Marcellus et Utica en Ohio, la Pennsylvanie et la Virginie-Occidentale ont été les grands acteurs de l'augmentation des ressources de gaz naturel. Les caractéristiques particulières de ces deux shales son le coût exceptionnellement peu élevé pour extraire le gaz naturel ici.
Pour l'électricité, l'emplacement de la nouvelle production de gaz naturel est très important - il est juste au milieu de la plupart de la flotte de charbon aux États-Unis. En conséquence, le gaz naturel pas cher dans ces territoires a fait baisser les prix de gros de l'électricité et a contribué à une baisse importante de la production de charbon. Shale a également stimulé la production de gaz naturel le long de la côte du Golfe et à ainsi, marginalisé le charbon.
Cependant, la Nouvelle-Angleterre et de la Californie ne disposent pas de ressources de schiste importantes et sont à la fin des systèmes de transport par pipeline. Ceci est un facteur critique dans le temps d'hiver de haut prix du gaz naturel pour la Nouvelle-Angleterre et des primes de prix uniformes pour le gaz naturel en Californie.
Stockage de gaz naturel camoufle la volatilité des prix
Source: EIA
L'hiver peut varier considérablement avec des impacts majeurs sur les prix du gaz naturel. Quand il fait très froid, de grandes quantités de gaz naturel sont consommés et les prix augmentent au cours de la saison d'injection suivante pour qu'il y ait suffisamment de gaz naturel pour l'hiver prochain. Au cours d'un hiver très chaud, comme cela est actuellement le cas, la demande de gaz naturel est plus faible donc les prix baissent pour encourager la consommation au cours de la saison d'injection.
Le gaz naturel est un combustible marginal primaire aux États - Unis Cela signifie que la volatilité des prix provoquée par l' hiver se répand dans les marchés de gros de l' électricité. Avec le gaz naturel de plus en plus important dans le mix énergétique, d' année en année , les prix de l' électricité sont de plus en plus étroitement liés aux fluctuations des prix du gaz naturel.
Cette carte illustre les emplacements de stockage aux États-Unis. Même si ils sont généralement bien intégrés au système de pipeline de gaz naturel, le manque d'espace de stockage en Nouvelle-Angleterre (à la suite de mauvaises conditions géologiques) contribue aux fluctuations des prix extrêmes qui se produisent dans son marché de gros hiver.
Pas cher Marcellus gaz naturel tue charbon
Source: EIA
Cette carte montre l'une des nouveautés les plus importantes dans le domaine de l'électricité au cours des quatre dernières années: le déclin rapide du charbon . En raison de la réglementation environnementale et des prix bon marché du gaz naturel, de nombreuses centrales au charbon ont été forcés de se retirer. Il est tout simplement pas économique d'installer des équipements de contrôle de la pollution requis lorsque les prix du gaz naturel maintiennent les prix de gros de l'électricité aussi bas.
Au total, plus de 25 GW de charbon ont fermé au cours des dernières années ou fermeront bientôt. Cela permettra de réduire la flotte de charbon de près de 10% de ses niveaux de 2011. La plus grande concentration de fermetures se situe au- dessus du schiste Marcellus.
Cependant, en dépit de ses résistances et de discussion à l' effet contraire , l'avenir de la production de charbon est pas clair à court terme. Le charbon fournit encore plus de 30% de la production d'électricité des États - Unis. En outre, la plupart des centrales au charbon restantes ont des contrôles de pollution suffisants et sont économiquement plus efficaces que celles qui ont fermé. Le prix du gaz naturel, bas en ce moment, pourrait bien augmenter dans les prochaines années, et provoquer ainsi la "réhabilitation de la production de charbon.
Centrales nucléaires Principalement aux États-Unis de l'Est
Source: CNRC
En général, les réacteurs nucléaires sont très grands, n'ont pas d' émissions de gaz à effet de serre, ont des coûts marginaux faibles, ont des facteurs de grande capacité, et font baisser les prix sur les marchés de gros de l' électricité. Cependant, le coût élevé de la construction de nouveaux réacteurs et la garantie près des dépassements de coûts a pratiquement stoppé la construction de nouveaux réacteurs nucléaires aux États-Unis. Les seuls endroits où les réacteurs nucléaires sont en cours de construction sont dans le sud, où il n'y a pas ISOs et où les services publics peuvent généralement récupérer les dépassements de coûts de contribuables captifs.
Peu de choses à dire sur cette carte
D'abord, il y a très peu de centrales nucléaires à l'ouest du Mississippi. Ceci est largement le résultat de la dynamique des populations et le calendrier. La plupart de la population des États-Unis vivaient dans la moitié orientale du pays où le boom de la construction d'un réacteur nucléaire a commencé dans les années 1960 et 1970. Au moment où la population a commencé à se déplacer plus à l'ouest, l'économie nucléaire était très peu attrayante en raison de l'escalade et des dépassements des coûts.
En second lieu , la plupart des centrales nucléaires ont 2 ou plusieurs réacteurs au même endroit. Ce point est essentiel : plus de réacteurs sur un seul site réduit les coûts d'exploitation. Il est à noter que toutes les récentes fermetures économiques des centrales nucléaires ont eu lieu sur les sites à réacteur simple où les économie sont plus difficiles. Les centrales nucléaires avec 2 ou plusieurs réacteurs sont plus économiquement viables.
Renewable Portfolio Standards Dominez la politique énergétique des États-Unis
renouvelable
Source: LBNL
Cette carte illustre la nature généralisée de ces politiques. Vingt-neuf États ont des objectifs obligatoires, tandis que six ont des objectifs volontaires (puisque cette carte a été créée, Vermont a fait son RPS obligatoire).
Ces politiques ont été exceptionnellement efficaces pour encourager la création de marchés de l' énergie renouvelable. Plus important encore , ils ont apporté des avantages environnementaux et économiques considérables.
La facturation nette est généralisée, mais Faces avenir incertain
Source: NCSL
Alors que les politiques de RPS d'État soutiennent principalement les grandes énergies renouvelables à grande échelle, les lois de facturation nette de l' État encouragent le développement la distribution de l' électricité solaire. Le principe permettant au compteur de "tourner vers l' arrière", le mesurage net rend très rentable de passer au solaire. Ce qui est plus surprenant , c'est que cette politique de facturation nette existe dans presque tous les États du pays.
Toutefois, la facturation nette est susceptible d'être l' une des plus importantes batailles de l’État en 2016. La décision particulièrement controversée du Nevada pour faire reculer ses politiques de facturation nette (y compris pour les clients existants) conduit à une levée de boucliers et est devenue un enjeu politique national.
Au - delà du Nevada, il y a beaucoup de changements potentiels aux lois nettes de comptage proposées à travers le pays. La facturation nette est un avantage majeur pour les clients, mais peut fortement diminuer les revenus des services publics. Comme le solaire continue de croître, une vaste réforme de la facturation nette semble être inévitable (si seulement pour mieux aligner client, développeur solaire, et des incitations de services publics).
Potentiel solaire PV ressources
Source: NREL
Cependant, il existe encore de grandes variations à travers le pays qui influent directement sur la quantité d'électricité produite entre les sites . Par exemple, le Sud-Ouest a d'excellentes ressources solaires, c'est un énorme facteur justifiant le boom de l'énergie solaire (en Californie, les tarifs résidentiels sont exceptionnellement élevés, ce qui rend le solaire plus attrayant mais à des prix plus élevés que dans les autres régions du pays).
Cette carte solaire indique également quelques autres défis.. En dépit du soutien politique favorable, l' énergie solaire commence seulement à décoller en Nouvelle - Angleterre. Jusqu'à ce que la baisse la plus récente des prix du PV, la demande n'a pas été assez forte pour encourager le développement de l' énergie solaire. Pendant ce temps, la Floride a un potentiel solaire considérable, mais la politique reste un obstacle majeur à la libre concurrence.
Le Texas a aussi d' excellents prix potentiels , mais peu d' électricité solaire compétitive produite jusqu'à récemment. La baisse des coûts et son excellent ensoleillement sont favorables à provoquer un boom au Texas - de moins de 250 MW aujourd'hui, ERCOT espère atteindre plus de 13 GW d'ici 2030.
Notamment, alors qu'il y a des variations dans les ressources solaires régionales, chaque partie du continent américain dispose quand même de conditions suffisantes pour jouer un rôle important dans les mélanges d'électricité régionaux. Comme les prix solaires continuent à la baisse, il est devenu une source d'énergie dominante aux États - Unis
Onshore et Offshore Wind Potentiel
Source: NREL
Les meilleures ressources sont situées dans les Grandes Plaines, ce qui explique le développement éolien énorme dans l'Iowa, le Texas et l'Oklahoma, entre autres États. Pour déverrouiller vraiment le vent dans les Grandes Plaines, l'expansion de l'éolien sur la côte Est, la côte Ouest, et le Sud est nécessaire.
Cependant, la vitesse du vent dans de nombreuses régions de l'Ouest et à travers tout le sud sont relativement faibles. Au fil du temps, l' innovation technologique peut rendre ces ressources de plus en plus accessible. Néanmoins, ces ressources éoliennes limitées pour le moins expliquent en partie l'absence notable des politiques de RPS aux États - Unis du Sud
Une dernière remarque à propos de cette carte. La vitesse du vent en mer sont très élevés dans la plupart des régions du pays; l'éolien offshore pourrait jouer un rôle majeur dans la fourniture de génération cohérente en Nouvelle - Angleterre, entourant les Grands Lacs, au large du Texas, et le long de la côte Ouest. Cependant, ses coûts demeurent élevés et l'opposition locale est déterminée et importante.
EIA NEMS Modules Electric Market Map
Source: EIA
Cette carte est une abbération car elle indique quelque chose qui n'existe pas en réalité: Les régions que l'US Energy Information Administration a créé pour une utilisation dans le système de modélisation national de l'énergie (NEMS), son modèle pour réaliser des projections à long terme de la production électrique des États-Unis . Je voulais l'inclure en dernière car elle met en évidence vraiment la difficulté d'essayer d'analyser les marchés de l'électricité.
Les modèles d'énergie sont des abstractions nécessaires des systèmes très complexes. Tous les facteurs que nous avons abordés dans ce post (politiques de L’État, la réglementation fédérale, les marchés de gros de l'électricité, les tarifs de détail de l'électricité, les ressources énergétiques renouvelables, 16,000+ centrales) influencent les résultats du marché de l'électricité.
Les modèles doivent soit essayer d'attraper toute cette complexité ou la simplifier.
NEMS est très efficace pour attraper beaucoup de cette complexité. Les régions utilisées dans NEMS, tel qu'il apparaît sur la carte, reflètent généralement les flux physiques d'électricité. D'autres aspects de NEMS capturent des facteurs clés abordés dans ce post, tels que la nature régionale des ressources renouvelables, l'approvisionnement en gaz naturel, et les fermetures d'usines.
Néanmoins, ce faisant dans une évolution rapide, ce système complexe est exceptionnellement difficile. Il y a beaucoup d'autres modèles dans le système américain électrique (ou des plus petites parties de celui-ci) qui ne disposent pas du même niveau de complexité que NEMS. Cela ne veut pas dire que ces modèles ne sont pas utiles - ils soulignent plutôt qu'il y a beaucoup, beaucoup de facteurs qui influent sur les résultats du marché de l'électricité et qu'une vue globale est nécessaire.
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