气候变化可能导致西海岸停电和更高的电力成本

由柏拉图重新发布

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最初发表的北卡罗来纳州立大学.
By 劳拉·奥莱尼亚茨（Laura Oleniacz）

由北卡罗莱纳州立大学研究人员领导的两项新研究预览了西海岸的电力消费者在两种不同的未来情景下可能会遇到的情况：一种是气候变化导致的过热对电力供应造成压力，另一种是电网转向可再生能源能源，而气候则遵循历史趋势。在这两种情况下，他们发现电力成本和可靠性仍然容易受到极端天气的影响。

“气候变化和极端天气事件对电网的影响（主要以干旱和热浪的形式）将在气候变化的情况下变得更加严重，”他说。乔丹·科恩，北卡罗来纳州立大学林业和环境资源助理教授。 “即使西海岸电网从化石燃料转向风能和太阳能，这些极端天气事件仍然会影响系统可靠性和电价。”

发表在杂志 地球的未来，这两项研究预测了不同情景下的未来电力供应和需求。在里面第一次学习研究人员利用计算机模型模拟了气候变化对加州和太平洋西北地区当前电网的影响。他们评估了 11 年至 2030 年间 2060 种不同气候情景下的电网价格和可靠性，利用多种科学模型来了解在化石燃料排放的“最坏情况”和另一种不太严重的情况下气候将如何变化。

“即使有一些证据表明世界将充分减少化石燃料排放以避免这种情况，最坏的情况也值得考虑，”科恩说。

研究人员发现，夏季和初秋停电的风险更大，这主要是由于加利福尼亚州的酷热天气导致人们对房屋进行降温，从而导致对电力的高需求。他们预计，除了气候变化同时影响两个地区发电的一种情况外，所有情况都会出现电力短缺事件。

然而，他们指出，这些电力短缺仍然相对罕见。最坏的情况下，西海岸全范围电力供应短缺长达 72 小时，最长可达 31 小时。

“随着天气变得越来越热，电力需求越来越高，我们预计电网会出现故障，”科恩说。 “那些极端高温事件将会变得更加严重。”

加州的极端高温也会影响太平洋西北地区的电力价格和供应。从历史上看，各地区共享权力。

“如果，这是一个很大的‘如果’，历史性的电力交换继续进行，而加州由于炎热而对电力有很高的需求，这可能会导致太平洋西北地区耗尽电力，因为他们将无法满足电力需求。他们自己的需求，”克恩说。

他们还发现，气候变化可能会限制水力发电（由水驱动的电力）的供应，从而直接影响太平洋西北地区。雪可作为储存电力，因此降雪量减少或融雪时间的变化会减少夏季的可用电力。

气候变化对西北太平洋地区的最大影响也将出现在夏末或初秋，此时电网已经承受压力。即使气候变化导致 XNUMX 月份的水流小幅减少，加上夏季电力需求的增加，也足以在太平洋西北地区造成更多的电力短缺事件。然而，他们还预计，仅太平洋西北地区因气候影响而导致西海岸范围内的短缺事件很少见。

除了可靠性问题外，研究人员还发现气候变化会增加电力价格。在气候变化影响加州和太平洋西北地区电力供需的最坏情况下，他们预计加州电力批发价达到每小时 1,000 兆瓦上限的时间会更长，尤其是在夏末。加利福尼亚州的气候变化也将对太平洋西北地区的价格产生重大影响。

“当价格上涨到每兆瓦时 1,000 美元时，电网就敲响了警钟，”科恩说。 “他们让电价变得如此昂贵，部分原因是为了激励人们减少消费。”

在一个第二项研究研究人员评估了到 2050 年电网增加更多可再生能源的情况下的电价，同时假设天然气发电厂仍将作为备用。他们比较了每个市场的五种情景：两种情景根据成本改变了太阳能和风能的组合；两种情景根据成本改变了太阳能和风能的组合。一种情况是添加更多电池来存储电力；许多人采用电动汽车的场景；以及现状趋势。他们评估了在历史气候条件下可能发生的 100 个代表性年份的正常和极端天气事件中这些不同系统的电力成本，而不会造成额外的气候变暖。

“现在，对于西海岸电网，我们知道它的表现如何，因为它非常依赖水力发电——干旱的年份不好，潮湿的年份好，”科恩说。 “我们想知道的是：当西方电网脱碳、增加电动汽车、电池、太阳能和风能时，这种情况是否会发生变化？”

即使使用可再生能源，他们发现极端干旱和炎热仍然会推动极端价格——温和的气温和高流量推动价格最低的“好”年份，以及极端炎热或干旱推动价格最高的年份。

科恩说：“当你想到最糟糕的年份时，这些情况仍然会受到今天这些事件的驱动因素的影响：缺水或仲夏的热浪。” “增加可再生能源并不能改变最坏或最好的一年，但它可以在中间改变事情。”

在加利福尼亚州，未来风能增加的情况导致价格最低，其次是太阳能。在太平洋西北地区，风能和太阳能发电量最高的情况下价格最低。在电动汽车需求最大的路径下，供应短缺将是最常见的。

“随着电网使用更多的风能和太阳能，价格会下降，因为它更便宜，并且会淘汰天然气，”克恩说。 “例外的是，当你对电动汽车的电力有很高的需求时，需求会变得如此之高，从而破坏系统。这种情况在我们的模型中相当罕见，但当没有太多水且有热浪时，就会发生这种情况。”

科恩表示，他们预测的五种情景下温室气体排放量的减少是“保守的”；他们的模型显示，到 50 年，脱碳率将达到 2050%，而大多数西海岸州已设定目标，以更快地实现更实质性的转变。

“我们的主要发现是，随着电网脱碳，你仍然会面临水和热的脆弱性，”科恩说。 “这是一个无法逃避的系统。”

研究， ”气候变化对美国西海岸区域间电力市场动态的影响，” 在线发表于 地球的未来 7 年 2021 月 1639268 日。除了 Kern 之外，其他作者还有 Joy Hill、David E. Rupp、Nathalie Voisin 和 Gregory Characklis。该研究得到了美国国家科学基金会 INFEWS 计划的支持，奖项为 2 T170082 和 1 TXNUMX。

第二项研究， “技术途径可能有助于推动美国西海岸电网面临水文气象不确定性，” 在线发表于 地球的未来 28 年 2022 月 1639268 日。除 Kern 外，其他作者还包括 Jacob Wessel、Nathalie Voisin、Konstantinos Oikonomou 和 Jannik Haas。该研究由美国能源部科学办公室资助，作为多部门动力学、地球和环境系统建模计划研究以及国家科学基金会 INFEWS 计划奖 XNUMX 的一部分。

Sumber:

- “气候变化对美国西海岸区域间电力市场动态的影响”
- 作者：Joy Hill、Jordan Kern、David E. Rupp、Nathalie Voisin 和 Gregory Characklis
- 发布时间 在线进入 地球的未来 12月7，2021。
- 作者： 10.1029/2021EF002400
- “技术途径可能有助于推动美国西海岸电网面临水文气象不确定性”
- 作者: Jacob Wessel、Jordan D. Kren、Nathalie Voisin、Konstantinos Oikonomou 和 Jannik Haas
- 发布时间 在线进入 地球的未来 12月28，2022。
- 作者： /10.1029/2021EF002187