在2010的加利福尼亞州山景城的沃爾瑪商店的屋頂上安裝太陽能電池板。 通過2016，該公司已在其商店安裝了140兆瓦的屋頂太陽能發電。 沃爾瑪, CC BY
當公用事業管理人員決定建造新的發電廠時，他們的選擇很多。 根據其尺寸和類型，新的發電設施成本 數億甚至數十億美元。 它們通常會運行40或更長時間 - 10美國總統任期。 在那段時間裡可能會發生很多變化。
今天，監管機構和電力行業規劃者面臨的最大困境之一是預測未來對溫室氣體排放的嚴格限制將是多麼嚴格。 未來的政策將影響當今投資的盈利能力。 例如，如果美國從現在開始徵收10碳稅，那麼它可能使燃燒化石燃料的發電廠利潤降低，甚至無力償債。
這些投資選擇也會影響消費者。 在南卡羅來納州，公用事業公司被允許向客戶收取更高的費用，以支付兩座新核反應堆的建設成本， 棄 由於施工延誤和電力需求疲軟。 展望未來，如果公用事業依賴於燃煤電廠而不是太陽能和風電，那麼它們將更難以滿足未來的排放目標。 他們將以更高的電價形式將遵守這些目標的成本轉嫁給客戶。
由於未來政策存在諸多不確定性，未來十年我們應該投資多少非碳發電？ 在最近 研究，我們提出了最佳的近期電力投資策略，以對沖風險並管理未來的固有不確定性。
我們發現，對於廣泛的假設，未來十年新一代的20至30百分比應來自風能和太陽能等非碳源。 對於大多數美國電力供應商而言，這一戰略意味著增加對非碳電源的投資，無論當前政府對氣候變化的立場如何。
對沖風險
許多非碳電源 - 包括風能，太陽能，核能和煤炭或具有碳捕獲和儲存的天然氣 - 比傳統的煤和天然氣工廠更昂貴。 即使是通常被認為具有競爭力的風能，在考慮時實際上也更昂貴 備份生成和儲能等成本 確保風輸出低時可用電。
在過去十年中，聯邦稅收激勵措施和旨在促進清潔電力供應的州政策刺激了許多公用事業投資非碳源。 現在，特朗普政府正在將聯邦政策轉向推廣化石燃料。 但如果我們考慮未來政策的潛在影響，電力公司投資更昂貴的非碳技術仍然具有經濟意義。
公司應該投資多少來對沖未來溫室氣體限制的可能性？ 一方面，如果他們在非碳發電方面投入太多，而且聯邦政府在整個投資期間只採取薄弱的氣候政策，公用事業公司將超支昂貴的能源。
另一方面，如果他們在非碳發電方面的投資太少，未來的政府採取嚴格的排放目標，公用事業公司將不得不用更清潔的替代品取代高碳能源，這可能成本極高。
經濟建模與不確定性
我們進行了定量分析，以確定如何平衡這兩個問題，並在未來排放限制存在不確定性的情況下找到最佳投資策略。 這是電力公司在決定建造何種植物時必須做出的核心選擇。
首先我們開發了一個 計算模型 這代表了美國經濟的各個部門，包括電力。 然後我們將其嵌入到計算機程序中，該計算機程序在政策不確定性下評估電力部門的決策。
該模型探討了在不同的未來排放限制下的不同電力投資決策，並且具有不同的實施概率。 對於每個決策/政策組合，它計算並比較從2015到2030的兩個投資期間的整體經濟成本。
我們研究了整個經濟體的成本，因為排放政策會給消費者和生產者以及電力公司帶來成本。 例如，它們可能導致更高的電力，燃料或產品價格。 通過尋求最大限度地降低整個經濟成本，我們的模型確定了為社會帶來最大整體利益的投資決策。
對清潔發電的更多投資具有經濟意義
我們發現，對於廣泛的假設，未來十年的最佳投資策略是20至30新一代的百分比來自非碳源。 我們的模型認為這是最佳水平，因為它最好地定位美國，以低成本滿足經濟的各種可能的未來政策。
從2005-2015，我們計算出在線新一代的19百分比來自非碳源。 我們的研究結果表明，電力公司應該在未來十年將更多的資金投入非碳投資。
雖然將非碳素投資從19百分比增加到新一代的20到30百分比似乎是一個適度的變化，但實際上需要大幅增加非碳投資資金。 由於電力公司需要更換數十個電力公司，因此尤其如此 老化的燃煤電廠 預計將退休。
一般而言，如果電力公司投資非碳技術而非過度投資，社會將承擔更高的成本。 如果公用事業建造太多的非碳生成但最終不需要它來滿足排放限制，他們可以並且仍將完全使用它。 陽光和風都是免費的，因此發電機可以低運營成本從這些電源發電。
相反，如果美國在十年或二十年內採取嚴格的排放限制，它們可以防止使用今天建造的碳密集型發電。 那些植物將成為“擱淺資產“ - 過時的投資遠早於預期，並且是對經濟的消耗。
早期投資非碳技術還有另一個好處：它有助於發展快速擴大非碳發電所需的能力和基礎設施。 這將使能源公司能夠以較低的成本遵守未來的排放政策。
超越一位總統
特朗普政府正在努力推翻奧巴馬時代的氣候政策 清潔電力計劃，並實施 有利於化石生成的政策。 但這些舉措應該改變我們為電力公司提出的最優戰略，只有當企業領導者期望特朗普的政策持續超過40年或更長時間才可以預期這些新的發電廠運行。
能源管理人員需要非常有信心美國將在未來幾十年內採取薄弱的氣候政策，或者根本不採取措施，以便將非碳發電的投資削減作為最佳的近期戰略。 相反，他們可能會期望美國最終會重新加入 全球努力 減緩氣候變化的步伐，採取嚴格的排放限制。
在這種情況下，他們應該分配他們的投資，以便在未來十年內新生代的20至30百分比至少來自非碳源。 在未來十年中維持和增加非碳投資不僅有利於環境 - 它也是一種有利於經濟的明智商業戰略。
關於作者
Jennifer Morris，全球變化科學與政策聯合計劃研究科學家， 麻省理工學院
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