在2010的加利福尼亚州山景城的沃尔玛商店的屋顶安装太阳能电池板。 通过2016公司在其商店安装了140兆瓦的屋顶太阳能发电。 沃尔玛, CC BY
当公用事业高管决定建设新的发电厂时，他们的选择很多。 取决于它们的大小和类型，新的发电设施成本 数亿甚至数十亿美元。 他们通常会运行40或更多年 - 10美国总统任期。 那段时间可以改变的很多。
今天，监管机构和电力行业规划人员面临的最大困境之一是预测未来温室气体排放限制将会有多严格。 未来的政策将影响当今投资的盈利能力。 例如，如果美国今后几年采取碳税（10），那么可能会使燃烧化石燃料的电厂盈利能力下降，甚至破产。
这些投资选择也会影响消费者。 在南卡罗来纳州，公用事业公司可以向客户收取更高的费用，以支付现在已经建成的两座新核反应堆的建造成本 弃 由于施工延误和电力需求疲软。 展望未来，如果电力公司依赖煤电厂而不是太阳能和风能，那么未来的排放目标将会更加艰巨和昂贵。 他们会以较高的电价把这些目标的成本转嫁给客户。
由于未来政策的不确定性如此之大，未来十年我们应该投入多少无碳发电？ 在最近 根据一项研究，我们提出了最优的近期电力投资策略来对冲风险，并管理未来的固有不确定性。
我们发现，对于广泛的假设，未来十年20到30新一代应该来自风能和太阳能等非碳源。 对于大多数美国电力供应商而言，无论当前政府对气候变化的立场如何，这一战略都意味着增加对无碳能源的投资。
抵御风险
包括风能，太阳能，核能和煤炭在内的许多非碳电力资源或者碳捕获和储存的天然气资源比传统的煤炭和天然气工厂都要昂贵。 即使是经常被认为是有竞争力的风力发电，在计算时实际上也是更昂贵的 诸如备份生成和能量存储之类的成本 以确保在风力输出较低的情况下提供电力。
在过去的十年中，旨在促进清洁电力的联邦税收优惠和国家政策促使许多公用事业企业投资非碳源。 现在特朗普政府正在将联邦政策转向促进化石燃料。 但如果我们考虑到未来政策的潜在影响，电力公司仍然可以投资更昂贵的非碳技术。
公司应该投入多少资金来对冲未来温室气体排放限制的可能性？ 一方面，如果他们投入太多的无碳燃料，而联邦政府在整个投资期间只采取弱气候政策，那么公用事业就会超支昂贵的能源。
另一方面，如果他们在无碳燃料方面的投入太少，未来的管理部门采取严格的排放目标，公用事业将不得不用更清洁的替代品替代高碳能源，这可能是非常昂贵的。
经济建模与不确定性
我们进行了定量分析，以确定如何平衡这两个问题，并找到一个最佳的投资策略，因为未来的排放限制的不确定性。 这是电力公司在决定建造什么样的电站时必须做的核心选择。
首先我们开发了一个 计算模型 代表美国经济的部门，包括电力。 然后，我们把它嵌入一个计算机程序，在政策不确定的情况下评估电力行业的决策。
该模型探讨了在广泛的未来排放限制下不同的电力投资决策，实施的可能性不同。 对于每个决策/政策组合，它计算和比较从2015到2030两个投资期间的整个经济成本。
我们考察了整个经济的成本，因为排放政策给消费者，生产商和电力公司带来了成本。 例如，他们可能会导致更高的电力，燃料或产品价格。 通过寻求最小化整个经济成本，我们的模型确定了对社会产生最大整体收益的投资决策。
在清洁发电方面进行更多投资具有经济意义
我们发现，对于广泛的假设，未来十年的最佳投资策略是20到30新一代的百分比来自非碳源。 我们的模型认为这是最好的水平，因为它最能使美国以低成本满足各种可能的未来政策。
从2005-2015中，我们计算出新上线的19百分比来自非碳源。 我们的研究结果表明，电力公司应该在未来十年将更多的资金投入非碳投资。
尽管将非碳投资从19份额增加到20份额到30份额的新一代可能看起来是一个适度的变化，但实际上需要大量增加非碳投资美元。 因为电力公司将需要更换几十个 老化燃煤电厂 预计将退休。
总的来说，如果电力公司对非碳技术的投入不足，就会承担更大的成本。 如果公用事业建设过多的无碳燃料，但最终不需要达到排放限制，他们可以并将继续使用它。 阳光和风是免费的，所以发电机可以从这些来源发电，运营成本低。
相反，如果美国在十年或二十年内采取严格的排放限制，可以防止今天建造的碳密集型发电机被使用。 那些植物会变成“搁浅的资产“ - 远早于预期的投资已经过时，而且是经济的一个负担。
尽早投资非碳技术还有另一个好处：它有助于开发迅速扩大无碳发电所需的能力和基础设施。 这将使能源公司能够以较低的成本遵守未来的排放政策。
看到一个总统之外
特朗普政府正在努力推翻奥巴马时代的气候政策， 清洁能源计划，并执行 有利于化石生成的政策。 但是，只有当企业领导人期望特朗普的政策能够坚持40年或更长的时间，这些新的发电厂才能运行时，这些举措就应该改变我们为电力公司提出的最佳战略。
能源主管们需要非常有把握地相信，美国在未来的几十年中将只采用薄弱的气候政策，或者根本就不采取这种政策，以减少无碳发电投资，作为最佳的近期战略。 相反，他们可能会期待美国最终重新加入 全世界的努力 放慢气候变化的步伐，实行严格的排放限制。
在这种情况下，他们应该分配他们的投资，以便在未来十年中至少20到30新一代的百分比来自非碳源。 在未来十年持续增长的非碳投资不仅对环境有利，同时也是对经济有利的明智的商业战略。
关于作者
全球变化科学与政策联合项目研究科学家Jennifer Morris， 麻省理工学院
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