時(shí)刻準(zhǔn)備著！可再生能源應(yīng)對(duì)極端天氣挑戰(zhàn)

編譯 | 孫一琳

1月28日起，來自北極的一股強(qiáng)大寒流席卷美國(guó)中西部地區(qū)。連日來，超過1.4億人口受到影響，政府、企業(yè)、學(xué)校、交通等運(yùn)營(yíng)幾乎停滯。全美有22個(gè)州的最低溫度低于零下18℃，足以在短短5分鐘內(nèi)導(dǎo)致裸露的皮膚凍傷。極寒天氣對(duì)電力的供應(yīng)提出了非常嚴(yán)苛的要求。傳統(tǒng)電網(wǎng)應(yīng)對(duì)極寒天氣沒有出現(xiàn)重大的中斷失誤或電價(jià)飆升等情況。某些化石燃料倡導(dǎo)者借此宣揚(yáng)煤炭對(duì)美國(guó)能源安全的重要性，并質(zhì)疑可再生能源的可靠性。100%可再生能源能否應(yīng)對(duì)極端天氣的挑戰(zhàn)、避免電力系統(tǒng)陷入困境呢？

斯坦福大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)教授馬克·雅各布森（Mark Jacobson）給出了肯定的答案：“冰島就是一個(gè)很好的例子。作為較早實(shí)現(xiàn)100%可再生能源的國(guó)家，該國(guó)的電力系統(tǒng)很好地適應(yīng)了本國(guó)極端多變的天氣。即使由于環(huán)境、人口等因素，冰島的能源模式不能被完全復(fù)制，但其成功可以證明，只要前期準(zhǔn)備充分，可再生能源完全能經(jīng)受惡劣天氣的考驗(yàn)。”

以下是新能源公司總結(jié)的在面對(duì)極端天氣時(shí)可以采取的措施，以及一些推動(dòng)未來電網(wǎng)更加綠色低碳的途徑。

建立系統(tǒng)互聯(lián)

能源專家表示，所有能源形式都會(huì)受天氣影響，這是不爭(zhēng)的事實(shí)。冬季，風(fēng)電機(jī)組在極端低溫下會(huì)關(guān)閉；積雪會(huì)影響太陽能電池板吸收光能；戶外存儲(chǔ)的煤炭資源經(jīng)常會(huì)在冬季結(jié)冰；低壓會(huì)導(dǎo)致管道不能正常輸送天然氣。在極端高溫的情況下，煤炭和核電站用于冷卻的水溫度過高，電站就必須停運(yùn)。

因此電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)需要建立起對(duì)應(yīng)的聯(lián)系。受極地渦旋影響的地區(qū)，其電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商PJM公司和大陸?yīng)毩⑾到y(tǒng)運(yùn)營(yíng)商MISO為應(yīng)對(duì)極寒天氣采取了相應(yīng)的措施，如提醒運(yùn)營(yíng)商推遲日常維護(hù)、暫停維護(hù)中斷等，以便必要時(shí)電力公司可以在高峰期不中斷運(yùn)行。

電網(wǎng)系統(tǒng)的互聯(lián)性也能調(diào)動(dòng)足夠的電力。地方自立協(xié)會(huì)（the Institute of Local Self-Reliance）的約翰·法雷爾認(rèn)為：“現(xiàn)有的輸電網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)了各地區(qū)的聯(lián)系，可以按需供電，更合理地調(diào)配電力，降低聯(lián)合系統(tǒng)的最大負(fù)荷。因此，即使極地渦旋影響廣泛，影響較小的附近其他地區(qū)也能夠向受災(zāi)中心輸送電量。”此外，電網(wǎng)能夠通過高壓傳輸在不同地區(qū)之間輸送電力，這就可以容納更多的風(fēng)電和光伏電力，提高可再生能源占比。

創(chuàng)新供熱模式

美國(guó)能源信息署（Energy Information Administration）稱，在受渦旋影響的地區(qū)，居民和商業(yè)供暖都使用天然氣作為主要燃料。1月30日，由于嚴(yán)寒，天然氣消耗量創(chuàng)下歷史新高。

雅各布森認(rèn)為可以使用新模式為各區(qū)提供一個(gè)完全穩(wěn)定的可再生能源供暖系統(tǒng)，用來取代天然氣。在夏天使用太陽能熱泵加熱水，將熱水儲(chǔ)存在水坑或者地下井中，這些熱量可以儲(chǔ)存長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月。他補(bǔ)充道：“即使電力中斷也沒有關(guān)系，因?yàn)闊崃恳呀?jīng)儲(chǔ)存起來了。”在丹麥，這種供熱模式得到了實(shí)踐。The Drake Landing Solar Community（DLSC）公司位于加拿大的類似小型項(xiàng)目也取得了成功。雅各布森表示：“很多地方都在進(jìn)行此類的嘗試，并且已經(jīng)取得一些成效，所以我們希望能夠大規(guī)模地推廣這一供熱模式。”

發(fā)展分布式能源

在全球變暖的情況下，人類會(huì)面臨很多問題，包括極地渦旋、熱浪、颶風(fēng)等層出不窮的極端天氣。分散的電源能夠確保我們不會(huì)把所有雞蛋都放在一個(gè)籃子里。法雷爾說：“分布式發(fā)電電源布局在用電需求端，擁有越多分布式能源，電網(wǎng)系統(tǒng)就會(huì)有越強(qiáng)的恢復(fù)能力。”

DLSC公司在加拿大采取的創(chuàng)新供熱模式模型圖

雅各布森說：“波多黎各有11個(gè)月沒有供應(yīng)電力，這是因?yàn)槟抢镏挥?0個(gè)集中式化石燃料發(fā)電廠，而不是分散的風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠。”

咨詢公司W(wǎng)ood Mackenzie發(fā)布了一份關(guān)于極地渦旋期間各種能源性能的報(bào)告，并提出分布式技術(shù)將有助于減少峰值負(fù)荷，降低電網(wǎng)公司儲(chǔ)能的需求。

研究?jī)?chǔ)能技術(shù)

儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí)將有助于電網(wǎng)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。該咨詢公司的報(bào)告預(yù)測(cè)，100%可再生能源電力需要約18到40小時(shí)的電力儲(chǔ)備，才能順利應(yīng)對(duì)類似1月30日的極地渦旋。但現(xiàn)階段的技術(shù)只負(fù)擔(dān)得起幾個(gè)小時(shí)的能源儲(chǔ)備。法雷爾說：“長(zhǎng)效儲(chǔ)能技術(shù)正在迅速發(fā)展。目前來看，在能源存儲(chǔ)技術(shù)的研究上投入大量資源可能不是很劃算，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，還是非常有必要的。”

鼓勵(lì)客戶降低需求

極寒天氣期間，企業(yè)和學(xué)校的關(guān)閉大大地降低了能源需求量。一家位于明尼蘇達(dá)州的天然氣公司聯(lián)系了所有客戶，希望客戶把恒溫器的溫度調(diào)低，這樣就能維持基本供暖。

法雷爾說：“我們今后可以做的是，鼓勵(lì)顧客做好準(zhǔn)備，這樣他們就會(huì)因自己的行為得到相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。已有一些公共事業(yè)公司在炎熱的夏天提供這樣的項(xiàng)目。”

提高可再生能源可靠性

目前，隨著氣溫的升高，太陽能轉(zhuǎn)化效率會(huì)逐漸降低，可存儲(chǔ)電量也會(huì)減少。即使配備除冰技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也不能在低于零下30℃的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)。我們需要研發(fā)新技術(shù)，使太陽能面板和風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過程中能承受更極端的環(huán)境變化，提供更可靠的可再生能源電力。

（編譯自sierraclub網(wǎng)站）