不平衡的風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃加劇了波動(dòng)

如果歐洲國(guó)家在風(fēng)能領(lǐng)域的合作更好，風(fēng)電產(chǎn)量波動(dòng)較小。這是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的一組能源和氣候研究人員所得出的結(jié)論，他們首次將主要天氣模式的長(zhǎng)期分析與歐洲范圍內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合。

可再生能源的擴(kuò)張因歐洲發(fā)電中依賴天氣的波動(dòng)而受到廣泛批評(píng)。一項(xiàng)新的研究表明，這不是因?yàn)樘鞖庾兓且驗(yàn)闆](méi)有考慮整個(gè)大陸的大規(guī)模天氣狀況：許多歐洲國(guó)家單方面遵循國(guó)家戰(zhàn)略擴(kuò)大風(fēng)能發(fā)展能力，而不是超越自己的后院。

然而，對(duì)于個(gè)別國(guó)家來(lái)說(shuō)，合作并促進(jìn)其他歐洲地區(qū)風(fēng)能的擴(kuò)大會(huì)更好，因?yàn)檫@些地區(qū)目前很少使用風(fēng)力發(fā)電。整個(gè)非洲大陸的平衡能力將有效地減少目前影響風(fēng)速的各種天氣條件造成的極端波動(dòng)。這是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的一組天氣和能源研究人員在一項(xiàng)新研究中得出的結(jié)論，該研究剛剛發(fā)表在“ 自然氣候變化 ”雜志上。

結(jié)合天氣數(shù)據(jù)和生產(chǎn)能力

研究人員將過(guò)去30年來(lái)大規(guī)模天氣狀況的歐洲數(shù)據(jù)與風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電數(shù)據(jù)相結(jié)合，進(jìn)行了他們的研究。這利用了蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開發(fā)的Renewables.ninja平臺(tái)，根據(jù)歷史天氣數(shù)據(jù)模擬歐洲風(fēng)能和太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)的產(chǎn)量。作為提高科學(xué)透明度和開放性的努力的一部分，這種開放式模擬工具可供全球任何人使用。

研究人員利用這些數(shù)據(jù)來(lái)模擬風(fēng)能如何與歐洲七種主要的“天氣狀況”相關(guān)聯(lián)，以及隨著風(fēng)能容量的進(jìn)一步擴(kuò)大，風(fēng)能如何變化。這些天氣制度解釋了為什么歐洲風(fēng)力發(fā)電會(huì)受到持續(xù)數(shù)天波動(dòng)的影響。

一些政權(quán)的特點(diǎn)是從大西洋滾滾而來(lái)的風(fēng)向西歐帶來(lái)強(qiáng)風(fēng)，但這些都伴隨著東部同時(shí)的平靜狀況。其他政權(quán)看到來(lái)自大西洋的平靜天氣。但與此同時(shí)，南歐和斯堪的納維亞北部的風(fēng)速持續(xù)增加。

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院大氣與氣候科學(xué)研究所的研究報(bào)告的第一作者克里斯蒂安格拉姆斯解釋說(shuō)：“整個(gè)大陸幾乎沒(méi)有風(fēng)，因此整個(gè)歐洲都缺乏風(fēng)力發(fā)電。”

然而，今天的風(fēng)電場(chǎng)不規(guī)則地分布在整個(gè)歐洲，主要是在與北海接壤的國(guó)家。這導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電不均勻，因?yàn)榇蠖鄶?shù)容量安裝在具有相似天氣條件的鄰國(guó)。這意味著如果一個(gè)穩(wěn)定的高壓系統(tǒng)導(dǎo)致北海幾天甚至幾周的平靜，就像2016/17冬季那樣，歐洲范圍內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電量急劇下降。

合作將彌補(bǔ)波動(dòng)

歐洲電力系統(tǒng)的問(wèn)題將因各自國(guó)家擴(kuò)大風(fēng)電戰(zhàn)略而加劇，這將進(jìn)一步集中北海地區(qū)的能力。這將導(dǎo)致更加極端的波動(dòng)：有利風(fēng)力條件下的高產(chǎn)量與平靜期間的低產(chǎn)量之間的差異可能高達(dá)100千兆瓦 - 與100座核電站的容量大致相同 - 并且必須提供或僅在幾天的時(shí)間內(nèi)就被阻止了。

如果歐洲國(guó)家根據(jù)對(duì)大陸尺度天氣狀況的了解合作并建立未來(lái)的風(fēng)電場(chǎng)，未來(lái)風(fēng)能的波動(dòng)可以穩(wěn)定在目前約20千兆瓦的水平。巴爾干半島，希臘，西地中海和斯堪的納維亞北部都是潛在的地點(diǎn)。

例如，如果高壓導(dǎo)致北海的平靜，這些地方都將有足夠的風(fēng)。同樣，如果穩(wěn)定的高壓區(qū)域減緩了地中海的風(fēng)力發(fā)電，北海周圍的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)將產(chǎn)生足夠的電力。“這就是為什么像希臘或保加利亞這樣的國(guó)家的風(fēng)能可以作為對(duì)歐洲現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)的有價(jià)值的平衡。然而，這需要在具有風(fēng)電潛力的國(guó)家的規(guī)劃戰(zhàn)略中進(jìn)行范式轉(zhuǎn)變，”共同作者伊恩強(qiáng)調(diào)說(shuō)。倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的Staffell。

電力儲(chǔ)存不可行

作者說(shuō)，為了平衡這些多日波動(dòng)，例如在阿爾卑斯山的電池或抽水蓄能湖泊，很難儲(chǔ)存幾天的電力，因?yàn)樵诳深A(yù)見的情況下將無(wú)法獲得必要的存儲(chǔ)容量。未來(lái)。當(dāng)前的存儲(chǔ)技術(shù)更適合于補(bǔ)償幾小時(shí)或幾天的較短波動(dòng)。

此外，更廣泛的風(fēng)電場(chǎng)地理分布也需要擴(kuò)大輸電網(wǎng)。然而，這樣一個(gè)泛歐可再生能源系統(tǒng)仍然可以為瑞士提供更經(jīng)濟(jì)地利用其水電能力的機(jī)會(huì)，以彌補(bǔ)短期波動(dòng)。

需要政治意愿和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張

使用太陽(yáng)能來(lái)彌補(bǔ)幾天的差距只能在區(qū)域?qū)用嫔习l(fā)揮作用。研究人員表示，為了彌補(bǔ)整個(gè)歐洲的波動(dòng)，太陽(yáng)能容量必須增加十倍。

“太陽(yáng)常常在平靜的時(shí)候閃耀，”蘇格蘭東部蘇富士環(huán)境決策研究所的共同作者Stefan Pfenninger解釋說(shuō)，“但在冬季，歐洲中部和北部的陽(yáng)光通常不足以使用太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生足夠的電力。 “。因此，這將毫無(wú)意義的在補(bǔ)償波動(dòng)風(fēng)力能源用太陽(yáng)能大規(guī)模擴(kuò)張產(chǎn)能。

研究人員現(xiàn)在希望能源生產(chǎn)商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商以及政府和政界人士能夠聽到這些新發(fā)現(xiàn)并更好地協(xié)調(diào)歐洲范圍的規(guī)劃和電網(wǎng)擴(kuò)建。