盡管天氣不可預(yù)測 歐洲仍可以依靠可再生能源發(fā)展

愛爾蘭，瑞士和英國的研究人員已經(jīng)展示了長期天氣模式如何影響整個歐洲的風(fēng)能和太陽能可再生能源技術(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電力行業(yè)到2030年的影響。這項工作表明，盡管風(fēng)能和太陽能具有不可預(yù)測的性質(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對價格或系統(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。

在過去十年中，風(fēng)能和太陽能作為傳統(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)并非沒有缺點 - 兩者都容易受到波動的天氣模式的影響，引起人們對歐洲在低風(fēng)或陰天肆虐長期咒語的能力的擔(dān)憂。研究人員使用數(shù)十年的歷史天氣數(shù)據(jù)來模擬風(fēng)能和太陽能的這種變化及其對市場的影響，但許多研究僅分析一年中的數(shù)據(jù)或僅關(guān)注一個國家或小區(qū)域。

研究人員通過分析整個歐洲的電力系統(tǒng)運(yùn)行(包括國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)能和太陽能數(shù)據(jù)來挑戰(zhàn)先前研究的時間和空間限制。通過揭示這個長期存在于龐大，相互關(guān)聯(lián)的地區(qū)的數(shù)據(jù)庫，該團(tuán)隊能夠模擬歐洲將在未來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)行趨勢時，數(shù)據(jù)庫的廣度和深度完全不同 - 所有這些對于能源政策的有效發(fā)展至關(guān)重要。

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

通過使用多年來更好地了解其他變量在風(fēng)能和太陽能滲透市場時的反應(yīng)方式，柯林斯和他的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在未來的情景中，二氧化碳排放和總發(fā)電成本會大幅波動。隨著依賴天氣的資源在市場中獲得更大的吸引力，這些可能會變得高達(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，因為它的緊密結(jié)合 - 他們的模型估計到2030年歐洲可以使用可再生能源超過三分之二的電力，其中三分之一來自風(fēng)能和太陽能。

柯林斯及其團(tuán)隊認(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。通過公開提供他們的模型和數(shù)據(jù)，研究人員還希望未來的工作將表現(xiàn)出對這些長期天氣模式的更多認(rèn)識，以便準(zhǔn)確地描繪一個更加可再生能源的世界。

柯林斯說：“為了使未來的政策發(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)該基于利用常見長期數(shù)據(jù)集的開放式建模分析。”