盡管天氣不可預(yù)測(cè) 歐洲仍可以依靠可再生能源發(fā)展

愛(ài)爾蘭，瑞士和英國(guó)的研究人員已經(jīng)展示了長(zhǎng)期天氣模式如何影響整個(gè)歐洲的風(fēng)能和太陽(yáng)能可再生能源技術(shù)。利用30年的氣象數(shù)據(jù)，科學(xué)家們已經(jīng)研究并進(jìn)一步模擬了可再生能源對(duì)電力行業(yè)到2030年的影響。這項(xiàng)工作表明，盡管風(fēng)能和太陽(yáng)能具有不可預(yù)測(cè)的性質(zhì)，但歐洲電力系統(tǒng)可以輕松生成至少35%的電力僅使用這些可再生能源而不會(huì)對(duì)價(jià)格或系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。該論文于7月26日刊登在Joule雜志上。

在過(guò)去十年中，風(fēng)能和太陽(yáng)能作為傳統(tǒng)碳基能源的綠色替代品在歐洲大受歡迎，2007年至2016年間使用量翻了兩番。然而，這些技術(shù)并非沒(méi)有缺點(diǎn) - 兩者都容易受到波動(dòng)的天氣模式的影響，引起人們對(duì)歐洲在低風(fēng)或陰天肆虐長(zhǎng)期咒語(yǔ)的能力的擔(dān)憂。研究人員使用數(shù)十年的歷史天氣數(shù)據(jù)來(lái)模擬風(fēng)能和太陽(yáng)能的這種變化及其對(duì)市場(chǎng)的影響，但許多研究?jī)H分析一年中的數(shù)據(jù)或僅關(guān)注一個(gè)國(guó)家或小區(qū)域。

研究人員通過(guò)分析整個(gè)歐洲的電力系統(tǒng)運(yùn)行(包括國(guó)家之間的電力傳輸和技術(shù)操作限制 - 使用跨越1985年至2014年30年期間的風(fēng)能和太陽(yáng)能數(shù)據(jù)來(lái)挑戰(zhàn)先前研究的時(shí)間和空間限制。通過(guò)揭示這個(gè)長(zhǎng)期存在于龐大，相互關(guān)聯(lián)的地區(qū)的數(shù)據(jù)庫(kù)，該團(tuán)隊(duì)能夠模擬歐洲將在未來(lái)12年具有不同可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的五種不同可再生能源情景下的表現(xiàn)。事實(shí)證明，在了解二氧化碳排放量，系統(tǒng)成本和系統(tǒng)運(yùn)行趨勢(shì)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)的廣度和深度完全不同 - 所有這些對(duì)于能源政策的有效發(fā)展至關(guān)重要。

“在規(guī)劃風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電水平較高的未來(lái)電力系統(tǒng)時(shí)，一年的天氣數(shù)據(jù)分析是不夠的，”環(huán)境研究所愛(ài)爾蘭海洋和可再生能源中心MaREI研究員SeánCollins說(shuō)?？瓶舜髮W(xué)。“我們發(fā)現(xiàn)，單年研究可以產(chǎn)生的結(jié)果與歐洲水平的長(zhǎng)期平均水平相差多達(dá)9%，甚至更多地在國(guó)家水平上。當(dāng)碳排放具有法律約束力的目標(biāo)時(shí)，可再生能源，或承諾避免價(jià)格大幅上漲，這一切都有所不同。“

通過(guò)使用多年來(lái)更好地了解其他變量在風(fēng)能和太陽(yáng)能滲透市場(chǎng)時(shí)的反應(yīng)方式，柯林斯和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在未來(lái)的情景中，二氧化碳排放和總發(fā)電成本會(huì)大幅波動(dòng)。隨著依賴天氣的資源在市場(chǎng)中獲得更大的吸引力，這些可能會(huì)變得高達(dá)不確定性的五倍。然而，他們還發(fā)現(xiàn)歐洲可以很好地抵御這種變化，因?yàn)樗木o密結(jié)合 - 他們的模型估計(jì)到2030年歐洲可以使用可再生能源超過(guò)三分之二的電力，其中三分之一來(lái)自風(fēng)能和太陽(yáng)能。

柯林斯及其團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們的模型和數(shù)據(jù)可用于描繪各種可能的未來(lái)情景，以幫助政策制定者更好地了解可再生能源的可靠性和影響，包括轉(zhuǎn)向100%可再生電力系統(tǒng)的影響。通過(guò)公開(kāi)提供他們的模型和數(shù)據(jù)，研究人員還希望未來(lái)的工作將表現(xiàn)出對(duì)這些長(zhǎng)期天氣模式的更多認(rèn)識(shí)，以便準(zhǔn)確地描繪一個(gè)更加可再生能源的世界。

柯林斯說(shuō)：“為了使未來(lái)的政策發(fā)展更加健全并捕捉脫碳能源系統(tǒng)的氣象依賴性，它們應(yīng)該基于利用常見(jiàn)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)集的開(kāi)放式建模分析。”