德克萨斯州的悲剧表明了为什么我们需要从根本上重塑我们的电网
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2021-02-19 18:59
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火星译客

达拉斯的气温远低于阿拉斯加安克雷奇的气温--周一的气温为零下16华氏度,这很可能是气候变化的结果,因为北极变暖削弱了通常能阻挡北方冷空气的急流。

极端寒冷使德克萨斯州和其他州的数以百万计的人失去了电力。这只是气候变化引发的极端天气如何影响电网的一个例子。酷热使电力需求激增。极端干旱增加了加州等州的野火风险,迫使电网运营商关闭电力以避免引发新的火灾。野火产生的烟雾减少了太阳能电池板的能量。飓风可以关闭发电厂和切断输电线。名单还在继续。随着风险的增加--同时电网向可再生能源过渡--电网如何变得更有弹性?

“气候变化的影响有两大桶,”密歇根大学能源系统助理教授MichaelCraig说。“一是它使过去是极端的事情变得更加普遍--过去是极端的事件可能是我们所经历的一个更普通的事件。”然后,我们也看到了系统的更大的可变性。“

这使得电网运营商很难计划如何保持系统的平稳运行,特别是当极端天气同时导致多个问题时。在极端的热浪中,当数以百万计的空调突然打开时,像天然气工厂这样的发电厂可能同时遭遇更多的停电,而太阳能电池板产生的电力可能会减少,因为热量会使它们的效率降低。

克雷格说:“这里的挑战是与之搏斗,而不仅仅是一件事,而不仅仅是两件事。”“这不仅仅是热推动了你的需求。你已经有了一大堆的事件,它们将相互交织在一起,并以你意想不到的方式共同强调你的系统。“

在得克萨斯州,骤降的气温让更多的人转向电加热器,与此同时,天然气工厂的大量能源突然断电,需求激增。(目前还不清楚天然气工厂为什么停止运营,但寒冷似乎影响了天然气供应,并可能导致冻结管道等问题。)一些风力涡轮机也在寒冷中停止工作,尽管这是问题的一个小得多的部分。

这是有可能使系统适应寒冷的天气。例如,风力涡轮机可以使用化学物质来防止结冰,或者涂上油漆以吸收更多来自太阳的辐射。天然气工厂可以储存石油作为后备,也可以使用技术来保持管道流动。电网运营商也可以付钱让几个备用发电厂做好准备,或者与附近的电网连接得很好。(在德克萨斯州,电网基本上是独立运作的,而大部分放松管制的行业都选择不投资于备用电厂网络。)

一个挑战是成本:虽然经常经历寒冷天气的地区的电网已经进行了这些投资,但在极端寒冷仍然不可预测和罕见的情况下,这是一个很难做出的选择。更多家庭用电池供电的屋顶太阳能电池板也可以帮助增强抗御能力,但由于电池仍然相对昂贵,这是目前只有富裕房主才能使用的解决方案。

对电网运营商来说,尽可能多地了解气候风险是有意义的。克雷格说:“我认为我们可以做几件不同的事情。”“一是确保我们积极地展望未来。我们是否在计划已经发生在我们身上的事情?我们在计划过去五年的数据吗?还是我们要问的是,在接下来的5,10,15,20年里,会发生什么?历史记录并不代表我们将要看到的,因为气候是非平稳的。“

当我们投资于新的能源基础设施,比如拜登政府正在大力推动的风能和太阳能大规模建设的时候,关键是要以一种为即将到来的极端天气做计划的方式来这样做,并且在极端事件发生时具有足够的灵活性来适应。同样的方法也必须发生在老的基于化石的基础设施上。

克雷格说:“德克萨斯州已经向我们表明,假设在你需要的时候有一座天然气工厂在那里,这在我们面临极端事件时并不是一个好的策略--当我们面对一些我们以前没有预料到但现在由于气候变化而将要发生的事情时,这并不是一个好的策略。”类似于影响太阳能发电的野火烟雾也不一定是过去电网运营商计划的一部分。

还有一个明显的理由,加速风力和太阳能的增长,以帮助减少极端天气的风险在未来。在德克萨斯州,虽然将寒流与气候变化联系在一起的归因研究还没有完成,克雷格说,“我们可能因为气候变化而处于这种状况。我们不希望这种情况发生得越来越多。因此,我们需要减少二氧化碳排放。“

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