电网是一个横跨整个大陆的令人惊叹的机器集成系统。美国国家工程院称之为最伟大的工程成就在20世纪。

但它也很贵。根据我的分析，美国电网（包括发电厂、电线、变压器和电线杆）的当前（贬值）价值约为1.5万亿至2万亿美元。取代它将花费近5万亿美元。

这意味着美国的电力基础设施，已经包含了数万亿美元的沉没资本，很快将需要大量的持续投资来维持现状。第二次世界大战后几十年，在电力行业快速扩张期间修建的发电厂已经有40年或更久的历史，长期以来已获得回报，可能需要更换。事实上，美国土木工程师协会刚刚对整个能源基础设施进行了评估勉强通过D+

本届政府誓言要大力投资基础设施，这就引发了有关电力系统的一系列问题:未来的能源电网应该是什么样子的?我们如何实现低碳能源供应?要花多少钱?

基础设施似乎是一个可以从政府获得支持的问题两党都支持．但要在支出方面做出正确的决定，我们首先需要了解现有电网的价值。

当前过渡状态

电网计划持续几十年，但很少有人意识到整个系统必须在短短的一秒钟内，在不同的时间尺度上实现供需平衡。用于家庭照明、笔记本电脑操作或空调运行的每一瓦特电力都是在不同地点同时产生的，主要是通过燃烧发电机中旋转磁铁的燃料产生的。电网基本上没有电力储存；相反，大部分能源储存在燃料中——煤、天然气、核产品和大坝后的水，等待命令实时转换为电力。

近年来，我们的能源来源发生了巨大变化。最古老的发电厂都是大型发电厂，许多都在美国东部。最近新增的发电厂规模更小，分布更广，比如屋顶太阳能电池板或风力发电厂。一些专家说，这种更分布式的发电模式更接近电力消耗的地方，沿着电网的边缘，而不是中央发电厂新的规范．

展望未来，我们要么以以前的方式重建电网，要么投资新技术，提供相同的服务，但在一个低成本．

了解有关Grid 2.0的更多信息，请访问9月19日至21日，加州圣克拉拉．

我们怎样才能让它更干净呢?有些人认为电网可以完全使用可再生能源（PDF）. 另一些人说，对整个能源系统来说，“脱碳”或减少碳排放的最佳方式是普遍电气化的工业及运输行业(PDF)好用的买球外围app网站．

但要回答这种转变的成本，我们需要知道:当前的电网成本是多少?我们已经安装在地下的混凝土、钢铁、硅等，目前值多少钱?为了帮助决策者和规划者了解他们对未来的看法，我开始回答这个问题。

什么构成了网格?

在本练习中，我将“网格”限制为以下部分：

1. 发电厂
2. 长距离输送电力的高低压输电线路
3. 将电力直接输送到建筑物或其他终端的配电线路
4. 为输电网布线的变电站
5. 配电网上的变电站
6. 改变配电网电压的变压器

这种计算忽略了电网中额外和必要的组成部分，如家中的电线、住宅和建筑物的电板上的电表，以及消耗电力的最终使用设备。

通过梳理各种公开报告，并使用新建筑的最新估计值和估计折旧的标准方法，我们量化了国家用于发电、输电和配电的资产价值。

这些发电厂的总容量约为1.15太瓦。这相当于大约1000个核反应堆的发电能力(美国大约有100个)。你可以想象，替换它的代价会很高。仅就发电厂而言，重置价值就接近2.7万亿美元，而折旧价值，或粗略的当前价值，接近1万亿美元。

总的来说，故障价值约为56%的电厂，9%的输电系统和35%的配电系统。

前进的道路是什么？

如果我们想拥有一个更清洁的能源未来，有多种途径可以实现。然而，我假设最便宜、最有可能的途径将是最好地利用而不是复制我们现有的基础设施的途径。最“即插即用”的途径之一（以及我们今天看到的）是发电厂从燃煤发电转换为燃气发电，可以利用现有的电线、电线杆和水基础设施。

另一方面，氢经济需要对新技术进行大规模的新投资，因此它将较少地利用我们目前拥有的资源。例如，我们需要建造地方来产生和储存氢气。另一方面，它具有更具弹性和可持续性的潜力。

对基础设施投资来说，一个很有希望的领域是大容量输电网络的升级。这些升级可以使电力在美国各地区之间流动，类似于州际公路系统在2010年降低全国商业成本的方式大大缩短了在我们辽阔的国土上运输货物和服务的时间．

美国有些地区的电力生产成本更低，成本更低与其他地区相比，环境影响较小．将输电线路扩展到国内拥有良好风能和太阳能资源的地区，可以为用户带来非常低成本的电力。问题是，这些地区并不总是在人们所在的地方，所以要把这种电力带给人们，我们需要一个强大的传输网络。

配电网(直接向建筑物输送电力的电网部分)也可以整合更多的太阳能，而不会给电网的运行增加太多成本。但是，一旦太阳能发电能力达到当地电网电力需求的一定比例(这一比例因地点而异)，那么增加成本(PDF)．

最终，消费者或纳税人最终总会为这些升级项目买单，但收益可能大于成本。得克萨斯州电网的扩建使得更多风力发电到达负荷中心再加上天然气价格的下跌，压低了电力批发市场的成本。这些较低的成本传给差饷缴纳人．

没有一条道路是不需要投资的——即使只是维持我们现有的资源，在未来十年也将花费数千亿美元，如果不是数万亿美元的话。更大的问题是:当我们继续替换和重建这个惊人的网格时，我们应该关注哪些技术?