新绿色技术投资的经济学:以卫星太阳能为例——每周政策评论——2009年2月23日

The Economics of New Green Technology Investment: The Case of Satellite Solar Power -- Weekly Policy Commentary -- February 23, 2009

【作者】 Molly Macauley ; Jhih-Shyang Shih

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欢迎收看RFF每周政策评论,它旨在提供一种简单的方式来了解与环境、自然资源、能源、城市和公共卫生问题有关的重要政策问题。,本周,RFF的研究人员Molly Macauley和Jhih Shyang Shih讨论了一种未来可能的清洁电力发电技术,即卫星收集太阳能。这个想法最早出现在20世纪60年代,最近作为新能源技术组合的一部分而声名鹊起。作者描述了这项技术,他们对其经济学的研究,以及对技术投资的不确定性建模的困难。,对于许多怀疑论者来说,SSP是另一个科幻的、天上掉馅饼的想法。可以说,今天几乎所有的技术一开始都只是昙花一现。但在某个时刻,计算机取代了算盘,林德伯格的飞行带来了商业航空。SSP是否有可能在短期内经济高效地为灯泡供电?,答案在一定程度上取决于我们是否选择投资于该技术的进一步发展。由于在技术和经济不确定性的情况下建模和估计投资的挑战,这样的决策变得困难。,应美国国家航空航天局、国家科学基金会和电力研究所的要求,我们进行了为数不多的SSP经济学研究之一。我们问了几个问题,试图量化其中的一些问题。首先,鉴于SSP仍存在许多技术障碍,我们询问了这些障碍是什么,克服这些障碍需要花费什么成本,以及多久才能实现。这些问题非常重要,特别是因为在开发、测试和部署SSP所需的时间内,竞争技术的创新将快速进行。,例如,许多专家建议,SSP可以在2020年大量部署,以满足电力需求的增长。如果是这样,那么相关的比较基础将是SSP的每千瓦时预期发电成本与其竞争对手2020年的预期发电成本相比。其中最有可能包括先进的基于气化煤和天然气的联合循环气化技术(CCGT)和先进的(陆地)可再生能源。(为了进行公平的比较,我们使用了发电成本,因为SSP将使用现有电网进行输电和配电)。,SSP的支持者也注意到它的绿色优势。然后,我们通过在煤炭和天然气中增加碳排放,寻求对质量调整后的发电成本进行比较。为此,我们使用了一系列数值,包括欧洲和芝加哥气候交易所出售二氧化碳排放许可证的价格,以及其他研究人员对碳相关环境损害影响的平均货币价值的估计。还包括对煤炭、天然气、生物质和太阳能的处罚,因为这些技术通过使用和向溪流和其他水体排放废热而产生热污染。这一调整是基于发电厂完全避免外部性的成本。另一个质量调整是可靠性;我们假设有低成本的方法在SSP的使用寿命内维护和修复SSP,因此SSP可以像陆地电源一样可靠。,我们的最后一组调整与新技术的成本和能力预测的不确定性有关。例如,其他研究人员已经表明,乐观的偏见通常会导致工程师低估新技术的可能成本(Quirk和Terasawa)。因此,我们对各种参数的“点”估计与可能值的分布一起表示,这些值是通过对各种专家的采访和对其他空间和电力相关技术经验的审查得出的。蒙特卡罗方法用于从这些分布中重复随机地提取样本值。假设SSP很可能会随着需求的增加而逐步增加基本负荷发电能力,模拟中包括了不同的技术采用率。,最后,SSP的一个独特特性是,它可以根据其在太空中的位置在任何地方传输功率。因此,我们考察了SSP在各种地方的相对优势,包括可再生能源丰富的地方,从而使SSP的资金运行良好。我们的样本包括加利福尼亚州、美国中西部、德国和印度。,我们的发现表明了什么?SSP在我们所描述的非常严格的假设下可能具有竞争力,但不太可能是最具成本效益的绿色能源。SSP可能的成本优势从2700万美元到1亿美元不等,假设竞争技术的外部性和完全可靠的SSP的快速采用会受到惩罚。然而,在所有地区,即使有SSP的底牌,其平均估计效益也比其他类型的可再生能源,特别是风能和生物质,低一个数量级。更糟糕的是,当考虑到这些值的不确定性时,SSP的成本优势不仅较小,而且在某些情况下是负面的。换言之,虽然与一些替代方案相比,SSP似乎能够发电并为地区节省资金,但节省的资金很可能比其他方案少。,令许多反对者惊讶的是,有证据表明SSP具有正价值,但节省的资金似乎不足以使其具有竞争力。技术障碍仍然很大。例如,为了收集足够的太阳能,以便在从太阳到地球的巨大距离内(取决于太阳能电池的效率和传输频率,能量在途中会损失),发射天线必须非常巨大。它们的尺寸需要多次火箭发射,还需要在太空中机器人组装天线阵列的能力。地面上的接收天线也必须很大,覆盖数百英亩,很可能会遇到不在后院的问题。,人们反复指出的另一个可能的缺点(尽管在我们的模型中没有)是,SSP尚未被测试为与集中电磁能相关的健康和环境影响的可能来源——长期以来,这是许多传统技术所关注的问题,即使是现在,也缺乏长期的流行病学数据。,那么,我们是否应该在展示SSP的下一步中进一步投资?它是否有助于我们对冲未来其他技术的不确定性,例如碳捕获和储存?这一决定在很大程度上取决于是否愿意投资于互补技术(低成本发射、机器人组装方法)、设施选址、健康和环境问题的令人满意的解决方案,当然,还取决于对未来几十年我们传统能源技术的降本创新是否乐观,所表达的观点是提交人的观点。RFF在立法或政策问题上不采取机构立场。,要通过电子邮件接收每周政策评论,或提交评论和反馈,请联系comments@rff.org.

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