并网成本成为新一代发电技术的障碍：以PJM地区的经验及对输电政策的启示

《Energy Economics》：Grid connection costs as a barrier to new generation: Evidence from PJM and implications for transmission policy

　　•我们研究了美国最大的区域电网运营商PJM的并网成本问题。•规模、燃料类型和地理位置相似的发电机，其升级成本可能差异很大。•那些需要网络升级的发电机，其项目被取消的可能性高出59%。•在电网运营商进行输电投资后，网络升级成本会降低。•这些研究结果凸显了输电能力在新增发电能力中的作用。

引言
经过二十多年每年不到1%的增长速度后，美国电力需求预计在2025年至2029年间将以3%的速度增长（Wilson等人，2024年）。这一显著增长主要得益于数据中心、制造业、建筑行业以及汽车行业的需求。近年来，太阳能和风能占据了新增发电能力的绝大部分（美国能源信息署，2022年、2023年、2024年），这为在不牺牲气候目标的前提下满足日益增长的电力需求提供了可能。然而，人们越来越担心，建造新发电设施的种种障碍将会阻碍及时投资以满足这一需求。接入电网、获得必要的许可以及争取当地支持都是可能导致项目被取消的挑战（Nilson等人，2024年；Robertson等人，2024年）。北美电力可靠性公司在2024年指出，未来10年内，北美超过一半的地区面临电力短缺的风险（北美电力可靠性公司，2024年），而电网运营商则要求燃煤电厂推迟原有的退役计划（Gheorghiu，2022年；Jao，2024年）。

我们研究了并网成本如何阻碍发电能力的投资。新的大型发电机在开始运行之前必须先完成并网手续，而这需要排队等待一系列的工程研究，以确定并网成本。该成本由两部分组成：并网点成本，即把发电机连接到电网的成本；以及网络升级成本，即为容纳该发电机的发电量而对电网进行升级的成本。在美国大部分地区，负责并网工作的发电机需承担这两类成本（DeLosa III等人，2024年）。

行业相关方对这些网络升级成本及其背后的资金分配模式提出了批评。他们认为，这种机制给新发电项目带来了过重的负担（Caspary等人，2021年；Armstrong等人，2024年），而且对输电基础设施的中央规划投资不足，导致了过高的网络升级成本。在PJM地区，尽管并网申请不断增加，但由电力消费者而非并网发电机来支付的输电投资在过去十年中基本保持稳定。

由于并网成本不断上升以及其与项目取消之间的关联，这一争论在近年来愈发紧迫：（Gorman等人，2024年）首次系统地收集了有关这些成本的数据，发现过去十年间网络成本大幅上升，这一上升趋势主要是由那些从排队名单中退出的项目所导致的成本上升推动的。这一发现凸显出有必要更深入地了解这些成本及其决定因素。

我们利用PJM地区的最新并网成本和输电投资数据来填补这一研究空白。PJM是美国按服务客户数量计算最大的区域输电电网运营商。该地区尤其值得关注，因为相对于新增发电能力而言，不断上升的电力需求导致2025年的容量市场价格创历史新高，以至于有九位州长表示他们的州对电网运营商失去了信心（Penn，2025年）。这些PJM数据包含了每个项目所经历的所有工程研究中的成本估算。因此，我们可以分析在并网过程的各个阶段成本与项目取消之间的关系，还能了解同一台发电机在不同工程研究中的成本估算变化情况。

本文得出了三个对输电政策具有重要意义的结论。首先，我们发现网络升级成本具有不可预测性。规模、燃料类型和地理位置相似的发电机，其网络升级成本可能相差很大。即使在排队等待期间，同一台发电机的估算成本也可能会发生显著变化，这一规律在可再生能源发电机和其他类型的发电机中都存在。

其次，我们发现高昂的网络升级成本会导致项目被取消。在第二次工程研究中，那些面临较高网络升级成本的发电机，其项目从排队名单中退出的可能性比那些成本较低的发电机高59%。对于可再生能源项目来说，这种取消效应更为明显：第二次工程研究中所显示的非零网络升级成本，会使风能和太阳能项目退出的概率上升约0.30，而其他类型的发电机则上升0.18。在那些成本非零的发电机中，如果成本翻倍，其项目退出的概率将上升8%。

第三，我们发现，在电网运营商进行输电投资之后，网络升级成本会降低。在近期输电投资较多的地区，新建设的发电机面临高昂网络升级成本的可能性会降低50%至68%，这表明并网发电机能够从电力消费者支付的基础设施投资中受益。

综合来看，这些研究结果表明，目前由发电机承担网络升级成本的机制，再加上缺乏主动的输电投资，都在阻碍发电能力的扩张。第7节将这种机制与其他地方采用的、将成本转嫁给非发电机方的成本分配方式进行了比较，虽然这种方式降低了我们所记录的成本壁垒，但却削弱了发电机在电网低成本区域建厂的积极性。

本文为关于可再生能源发展的相关研究做出了贡献。近期的一些研究已经指出了可再生能源投资面临的种种障碍，包括审批难题（Nilson等人，2024年；Liu，2025年）以及当地人的反对意见（Stokes等人，2023年）。在并网方面，Johnston等人（2026年）研究了排队机制如何影响项目的延迟和时间节点，而（Gorman等人，2024年）则记录了全国范围内并网成本的上升趋势。我们在这些研究的基础上进一步分析了项目的网络升级成本在多次工程研究中的变化情况，以及这些成本如何导致项目从排队名单中退出。

此外，本文也为关于输电投资及其经济价值的研究做出了贡献。最近的研究表明，大规模的输电设施建设能够促进可再生能源的发展（Gonzales等人，2023年；Doshi，2024年）。我们在这些研究的基础上进一步发现，即便只是适度的输电投资，也能降低发电机的并网网络升级成本，而正是这些成本导致了项目的取消。

PJM的并网流程
PJM负责运营为13个州以及哥伦比亚特区约6500万人提供电力服务的输电系统（PJM，2021年）。一个拟建的发电项目必须依次经过PJM的并网排队流程，该流程旨在确定该项目是否能够可靠地接入电网，同时确定为接纳该项目而需要进行哪些输电升级改造。随着项目在排队名单中的位置向前移动，其开发者会逐渐得到关于这些升级改造及其成本的更精确的估算数值。

网络升级成本难以预测
我们首先研究了网络升级成本随时间的变化情况，以及它们如何因项目特征的不同而有所差异。同时，我们还将其与并网点成本进行了比较。所有成本数据均以2023年的美元价值为准。图1显示，在第二次工程研究中，网络升级成本估算值随时间上升，但在第三次研究中没有出现这种情况。在第二次研究中，后来进入排队名单的项目，不仅面临网络升级成本的可能性更高（A面板），实际成本也更高（C面板）。无论是风能和太阳能项目（蓝色标识），还是其他类型的发电项目，都存在这种成本上升的趋势。

不同研究中的网络成本可能存在差异
接下来，我们分析了同一台发电机在不同工程研究中的网络升级成本变化情况。对于为什么第二次研究中的平均网络升级成本会比第三次研究高，有两种可能的解释。一种解释是，这些成本在各项研究之间呈系统性下降趋势；另一种解释是，那些在第二次研究中成本较高的发电机，在进入第三次研究之前就已经退出了排队名单。第一种解释意味着，同一台发电机的网络升级成本应该会……

高昂成本会导致项目取消
接着，我们通过回归分析来量化并网成本如何影响项目被取消的概率。我们对第一次、第二次和第三次研究分别进行了分析。因变量是表示在收到某项研究结果后项目是否从排队名单中退出的指标，而两个重要的自变量则是并网成本的两个组成部分。在针对第一次研究进行的回归分析中，我们使用的是这两种成本的总和作为网络升级成本的衡量标准。在那些……

输电投资之后成本会降低
尽管人们普遍认可跨区域输电能力的重要性（Millstein等人，2024年；Hausman，2026年），但美国在输电领域的投资大多集中在区域内（Pfeifenberger等人，2021年）。电网运营商通过区域输电规划流程来制定输电投资计划。接下来，我们总结了PJM地区的这类规划投资数据，并分析了这些投资与网络升级成本之间的关联关系。

从整体上看
虽然我们的研究重点是在PJM地区，但这些研究结果很可能适用于美国的大部分地区。其他研究也发现，网络升级成本估算值不断上升的情况十分普遍（Gorman等人，2024年），而且其他地区的电网运营商也会要求进行多项工程研究，并在排队等待并网的发电机之间分摊升级成本。PJM地区的输电规划流程与其他电网运营商类似，不过PJM规划的那些涉及经济和公共政策层面的项目相对较少。

结论
我们利用PJM地区的数据，研究了并网成本如何影响发电能力的投资。我们发现，网络升级成本会导致那些已计划建设的发电机从排队名单中退出。此外，我们还发现，在近期有过输电投资的地区，发电机面临高昂成本的可能性较低，尽管这类投资很少针对新建发电项目。这一发现表明，过去十年间网络升级成本的上升，反映出输电发展速度与……之间存在着不匹配。

作者贡献说明
Sarah Johnston：写作——审稿与编辑、写作——初稿撰写、方法论、资金筹集、正式分析、数据整理、概念构建。Yifei Liu：写作——审稿与编辑、写作——初稿撰写、可视化处理、方法论、正式分析、数据整理、概念构建。Chenyu Yang：写作——审稿与编辑、写作——初稿撰写、方法论、资金筹集、正式分析、数据整理、概念构建。

关于写作过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明
在撰写本文的过程中，作者们使用了Chat GPT和Claude等工具，协助从输电投资相关的描述中提取变电站信息、编辑代码，以及提升手稿的清晰度和可读性。在使用这些工具或服务之后，作者们对内容进行了必要的审阅和修改，并对最终发表的文章内容负全责。

未引用参考文献
Chavent等人，2018年

利益冲突声明
作者们在本次研究中不存在任何需要披露的利益冲突或财务利益关系。

Sarah Johnston|Yifei Liu|Chenyu Yang