文件编号：A513/0549
刊发时间：2025年3月5日
煤电加速退出而太阳能电池储能引领的美国发电能力
曾经最大发电用能源来源的煤电，已退居第四并加速退出，太阳能和电池储能，正引领美国新增发电能力，并将支撑未来美国的电力需求增长。
王能全
作为仅次于我国的世界第二大电力消费大国，近年来，随着页岩革命成功后天然气产量的持续增长，以及可再生能源的迅速增加，美国发电用能源结构发生了巨大的变化，21世纪初还是美国最大发电用能源来源的煤炭已降至第四位，并将在这两年里加速退出，而太阳能和电池储能正在引领美国发电能力的增长。
从最大但已退居第四位的美国燃煤发电
从1885年到1950年的大约65年的时间里，煤炭一直是美国最大的能源消费来源。1950年，石油超越煤炭，成为美国消费最多的能源来源，并一直保持到至今。1958年，天然气超过煤炭，自此成为美国能源消费的第二大来源。从发电用能源来看，2005年，是美国历史上煤炭发电量最多的一年，当年煤炭产生了超过2万亿千瓦时的电力，占当年美国总发电量的49.63%，几近半数。
作为美国能源部的所属单位，美国能源信息署公布美国公用事业规模和小规模系统的发电数据。其中，公用事业规模包括发电能力至少为1兆瓦（MW，1000千瓦）的发电厂，而小型系统的发电能力为小于1兆瓦。2023年，美国公用事业规模的总发电量约为4.18万亿千瓦时。此外，美国能源信息署估计，美国小型太阳能光伏系统还产生了约700亿千瓦时的电力。
天然气，是2023年美国公用事业规模发电量的主要来源，约占总发电量的43%。天然气发电，主要使用蒸汽轮机和燃气轮机的方式。
可再生能源，在美国电力中所占的份额越来越大。大量不同的可再生能源被用于发电，它们合计约占2023年美国公用事业规模总发电量的21%。而1990年，可再生能源资源只提供了约12%的美国公用事业规模发电量。其中：
风能约占美国公用事业规模发电量的10%，占2023年可再生能源发电量的48%。从发电方式看，风力涡轮机将风能转化为电能。
2023年，常规水力发电厂的发电量约占美国公用事业规模发电总量的6%，占可再生能源公用事业规模发电量的27%左右。水力发电厂使用流动的水，来旋转连接到发电机的涡轮机发电。
2023年，太阳能光伏和太阳能热发电厂提供的电力，约占美国公用事业规模总发电量的4%，占可再生能源公用事业规模发电量的18%。美国几乎所有的太阳能发电，都来自光伏系统（PV），光伏转换在光伏电池中直接从阳光中产生电能。大多数太阳能热发电系统，使用蒸汽涡轮机发电。
2023年，生物质发电约占美国公用事业规模发电量的1%，占可再生能源公用事业规模发电量的5%。生物质可以直接在蒸汽发电厂燃烧，也可以转化为气体，在蒸汽发生器、燃气轮机或内燃机中燃烧发电。
2023年，地热发电厂的发电量不到美国公用事业规模发电量的1%，约占可再生能源公用事业规模发电量的2%。地热发电厂，使用蒸汽涡轮机发电。
核能提供了美国近五分之一的电力。2023年，核能是美国公用事业规模发电量的第三大来源，约占18%。核电站，使用蒸汽涡轮机从核裂变中发电。
煤炭，是2023年美国发电来源的第四大能源，约占16%。美国几乎所有的燃煤电厂，都使用蒸汽轮机发电，仅只有一家发电厂将煤转化为气态用于燃气轮机发电。
2023年，美国约0.4%的发电量来自石油，其中残余燃料油和石油焦用于汽轮机发电，而馏分油或柴油燃料油用于内燃机，如柴油发电机。剩余的燃料油和馏分油，也可以在蒸汽轮机和燃气轮机中燃烧发电。
其他气体和其他来源，约占2023年美国公用事业规模发电量的0.5%。其他气体包括高炉煤气和其他从化石燃料中产生的废气；其他来源包括抽水蓄能水电、非生物城市固体废物、电池、氢、购买的蒸汽、硫、轮胎衍生燃料和其他杂项能源等。
根据美国能源信息署2025年2月25日发布的2025年2月《月度能源统计评论》，2024年前11个月，美国总发电量为3.94万亿千瓦时，比2023年同期增加1067.76亿千瓦时，增长2.78%。发电来源中，天然气为43.64%，风光等可再生能源为22.72%，核能为18.02%，煤炭为14.96%，石油为0.34%。
根据前述的2025年2月《月度能源统计评论》的数据，2024年前11个月，美国煤炭总产量为9.534千万亿英热单位（4.68亿短吨，约合4.25亿吨），消费量为7.134千万亿英热单位，占同期美国一次能源消费总量8.34%。除用于出口外，美国生产的煤炭基本上主要用于发电。
燃煤发电正加速退出而太阳能和电池储能正引领美国的发电能力
根据对全美在役发电机数量的分析，以及对短期美国能源形势的展望，美国能源信息署认为，美国的燃煤发电能力正在加速退出，而太阳能和电池储能正在引领美国的新增发电能力。
（一）2025年美国正在计划淘汰更多的燃煤发电能力
根据美国能源信息署最新的发电机在役数据，2024年，美国电网退役了7.5吉瓦的发电能力，这是自2011年以来退役的最少一年。2025年，美国发电企业计划淘汰12.3吉瓦（GW）的发电能力，与2024年相比，退役量增加了65%，其中燃煤发电能力占计划退役发电量的最大份额（66%），其次是天然气（21%）。
煤炭。2024年，美国燃煤发电退役容量降至4.0吉瓦，低于过去10年每年9.8吉瓦的退役容量。发电企业报告称，计划在2025年淘汰8.1吉瓦的燃煤发电能力，占美国2024年底运行的燃煤发电总量的4.7%。
2025年，计划关闭的美国最大燃煤电厂，是位于犹他州的1800兆瓦的山间发电项目（Intermountain Power Project），其中一个840兆瓦的天然气联合循环发电项目预计将于2025年7月上线。密歇根州的坎贝尔发电厂（J H Campbell，1331兆瓦）和马里兰州的布兰登海岸发电厂（Brandon Shores，1273兆瓦），是另外两座预计将于2025年退役的大型燃煤电厂。
天然气。2025年，发电商计划淘汰2.6吉瓦的美国天然气发电能力，占2024年底运行的天然气总发电能力的0.5%。几乎所有预计退役的都是单循环天然气涡轮发电厂，这种发电厂在单个涡轮机中燃烧天然气发电，与联合循环天然气发电厂相比效率较低。
超过62%的天然气发电退役，将来自德克萨斯州的布劳尼格湖发电厂（V H Braunig）1、2和3号机组（859兆瓦）和宾夕法尼亚州的埃迪斯通发电厂（Eddystone） 3号和4号机组（760兆瓦）。这两家发电企业，都在淘汰1966年至1974年间安装的旧蒸汽机组。另外29%的天然气退役发电能力，将来自田纳西河谷管理局（TVA）约翰逊维尔发电厂（Johnsonville station）的16台总功率为754兆瓦的单循环燃烧涡轮机，这些装置安装于1975年，将被10个新的现代航改燃气轮机所取代，这将为约翰逊维尔发电厂增加500兆瓦的天然气发电容量。
石油。石油发电厂约占美国总发电量的2.3%。2025年，美国1.6吉瓦的石油发电容量计划退役。超过一半的退役容量，来自马里兰州的瓦格纳发电厂（Herbert A Wagner），塔伦能源公司（Talen Energy）计划在那里退役三台总计828兆瓦的燃油机组。下一个最大的退役，来自田纳西河谷管理局的艾伦发电厂（Allen power plant），田纳西河谷管理局计划关闭其总计427兆瓦的20台燃机。
（二）2024年太阳能和电池储能将占美国新发电量的81%
根据2024年12月份的《初步月度发电机在役》报告的数据，美国能源信息署预计，2024年美国开发商和发电厂所有者计划增加62.8吉瓦的新公用事业规模发电量，这一新增容量将比2023年新增的40.4吉瓦（2003年以来的最高值）多55%，说明电力行业活动将继续增长。其中，2024年太阳能将占新发电能力的最大份额，为58%；其次是电池储能，为23%。
太阳能。美国能源信息署预计，如果计划中的36.4吉瓦发电能力并网，2024年美国公用事业规模的太阳能发电将达到创纪录的水平，这一增长几乎是2023年18.4吉瓦增长的两倍，2023年18.4吉瓦本身就是美国公用事业规模太阳能装置的年度记录。随着供应链挑战和贸易限制的影响缓解，太阳能发电继续以超过其他发电资源的速度增加。
超过一半的公用事业规模新太阳能发电能力分布在三个州：德克萨斯州（35%），加利福尼亚州（10%）和佛罗里达州（6%）。除这些州之外，内华达州的双子座太阳能设施（the Gemini solar facility）计划于2024年开始运营，该项目计划的光伏发电容量为690兆瓦，电池储能容量为380兆瓦，预计全面投入运营后将成为美国最大的太阳能项目。
电池存储。2024年，预计电池储能将创下年度新增容量的纪录。美国能源信息署预计，2024年美国电池储能容量将增加近一倍，因为开发商计划在现有15.5吉瓦的基础上增加14.3吉瓦的电池储能容量。2023年，美国电网新增了6.4吉瓦电池储能容量，年增长率为70%。
德克萨斯州预计将有6.4吉瓦，加利福尼亚州预计将有5.2吉瓦，两者将占美国新电池储能容量的82%。开发商计划在加利福尼亚州河滨市的前内陆帝国能源中心（Inland Empire Energy Center）天然气发电厂的旧址上，建造梅尼费电力银行（the Menifee Power Bank，460.0 兆瓦），该发电厂将于2024年上线。
随着美国太阳能和风能容量的增加，对电池储能的需求不断增加。《通胀削减法案》（IRA）通过为独立储能引入投资税收抵免（ITCs），来加速储能的发展。在《通胀削减法案》实施之前，电池储能只有在与太阳能共存的情况下，才有资格获得联邦税收抵免。
风能。运营商报告称，一个8.2吉瓦的风电装机容量计划在2024年上线。继2020年和2021年创纪录地增加超过14.0吉瓦之后，美国风电装机容量的增长在过去两年有所放缓。
2024年，计划投产的两座大型海上风力发电厂分别是马萨诸塞州海岸附近的800兆瓦的葡萄园风场1号（Vineyard Wind 1）和纽约海岸附近130兆瓦的南叉风场（South Fork Wind）。开发商预计，南叉风场原计划于2023年开始商业运营，目前计划于2024年3月上线。
天然气。2024年，美国开发商报告计划增加2.5吉瓦的天然气发电能力，这是25年来新增天然气发电能力最少的一年。值得注意的是，2024年，79%的新增天然气发电能力将来自单循环天然气涡轮机（SCGT）的发电厂。2024年将是自2001年以来，联合循环涡轮机首次不再是天然气发电技术的主力，而单循环天然气涡轮机发电厂提供了有效的电网支持，因为它们可以相对快速地启动、提升和降低发电量。
（三）太阳能和电池储能将引领2025年美国新增发电能力
根据2025年2月26日出版的最新一期《初步月度发电机在役》的数据，美国能源信息署预计，2025年，美国电网将新增63吉瓦的公用事业规模的发电能力，其中太阳能和电池储能合计占预期总增加容量的81%，太阳能占增量的50%以上。2025年的这一数字，比2024年增加了近30%，当年的新增装机容量为48.6吉瓦，是自2002年以来最大的一年新增装机。
太阳能。2024年，美国电网新增公用事业规模太阳能发电装机容量达到创纪录的30吉瓦，占当年新增装机容量的61%。美国能源信息署预计，这一趋势将在2025年继续下去，届时将新增32.5吉瓦的公用事业规模太阳能发电装机。2025年，德克萨斯州（11.6吉瓦）和加利福尼亚州（2.9吉瓦），将占新增公用事业规模太阳能装机容量的近一半。此外，2025年，预计其他五个州（印第安纳州、亚利桑那州、密歇根州、佛罗里达州和纽约州）的新增太阳能装机容量都将超过1吉瓦，这些州的计划新增太阳能装机容量总计将达到7.8吉瓦。
电池存储。2025年，美国新增电池储能的容量增长可能会创下纪录，预计18.2吉瓦的公用事业规模的电池储能将被添加到电网中。美国电池储能，已经在2024年实现了创纪录的增长，当年电力供应商增加了10.3吉瓦的新增电池储能容量。电池储能的这一增长，凸显了电池储能在与可再生能源一起使用时的重要性，有助于平衡供需，提高电网稳定性。能源储存系统不是主要的电力来源，这意味着该技术不是从燃料或自然资源中产生电力，相反它们存储已经从发电机或电网产生的电力，从而使得能源存储系统成为电力的次要来源。
风能。2025年，美国能源信息署预计，美国电网将增加7.7吉瓦的风力发电能力。2024年，新增风电装机容量仅为5.1吉瓦，为2014年以来的最低水平。德克萨斯州、怀俄明州和马萨诸塞州，将占2025年新增风电装机容量的近一半。预计，2025年将有两个大型海上风力发电厂投入使用：马萨诸塞州的800兆瓦葡萄园风场1号（Vineyard Wind 1）和罗德岛的715兆瓦革命风场（Revolution Wind）。
天然气发电。开发商计划2025年在美国新建4.4吉瓦的天然气发电能力：50%来自单循环燃烧涡轮机，36%来自联合循环发电模块。犹他州、路易斯安那州、内布拉斯加州、北达科他州和田纳西州，占这些计划增加的天然气发电装机的70%以上。
预计2025年上线的两个最大的天然气发电厂，是犹他州的840兆瓦的山间电力项目（Intermountain Power Project）和路易斯安那州的678.7兆瓦的木兰发电项目（Magnolia Power）。山间发电项目增加的天然气发电装机，将取代该电厂1800兆瓦的燃煤装机，该电厂计划于2025年7月退役。
太阳能发电预计将支撑未来两年美国大部分发电量的增长
2024年，美国总发电量为41,550亿千瓦时，比2023年增长3%。美国能源信息署预计，2025年和2026年，美国发电量将分别增长2%和1%，计划中的可再生能源装机增加将支持大部分美国发电量的增长。
在其2025年1月的《短期能源展望》（STEO）报告中，美国能源信息署预计，美国可再生能源发电装机的增加，尤其是太阳能，将在未来两年继续推动美国发电量的增长。2024年，发电企业为电力部门增加了创纪录的37吉瓦太阳能发电装机容量，几乎是2023年太阳能装机容量增加的两倍。预计2025年，美国公用事业和独立电力生产商，将为美国电力部门增加26吉瓦的太阳能装机容量，2026年将增加22吉瓦。
预计2025年，美国风电新增容量将增加约8吉瓦，2026年将增加9吉瓦，比2024年增加的7吉瓦略有增加。
与太阳能和风能相比，美国大多数其他能源的发电能力在2025年和2026年将基本上保持不变。
天然气发电能力增长在2024年放缓，仅增加了1吉瓦的发电能力，但天然气仍然是美国发电的最大来源。2024年，美国天然气发电厂的总发电量为17670亿千瓦时，比2023年增加了4%，天然气发电约占美国总发电量的42%，与2023年相比基本没有变化。预计，天然气发电量将在2025年下降3%至17120亿千瓦时，并在2026年进一步下降1%至16920亿千瓦时。
2024年，美国核电发电量比2023年略有上升，总计为7810亿千瓦时。预计2025年，美国核电发电量将增长2%，达到7960亿千瓦时；2026年将进一步增长1%，达到8000亿千瓦时。预测核电发电量的增加，部分是由于分别于2023年7月和2024年4月开始商业运营的沃格特勒两座反应堆，以及预计将于2025年10月重新启动的帕利塞兹核电站。
2024年，煤炭退役发电量约为3吉瓦，这是自2011年以来煤炭退役发电量的最低水平。美国能源信息署认为，美国的燃煤发电能力退役将加速，2025年美国电力部门的煤炭发电量将减少6%（11吉瓦），2026年将再减少2%（4吉瓦）。2024年，美国燃煤发电量为6470亿千瓦时。预计2025年和2026年，美国的燃煤发电量将下降并保持在6400亿千瓦时左右。
