時刻準備著！可再生能源應對極端天氣挑戰

編譯 | 孫一琳

1月28日起，來自北極的一股強大寒流席卷美國中西部地區。連日來，超過1.4億人口受到影響，政府、企業、學校、交通等運營幾乎停滯。全美有22個州的最低溫度低于零下18℃，足以在短短5分鐘內導致裸露的皮膚凍傷。極寒天氣對電力的供應提出了非常嚴苛的要求。傳統電網應對極寒天氣沒有出現重大的中斷失誤或電價飆升等情況。某些化石燃料倡導者借此宣揚煤炭對美國能源安全的重要性，并質疑可再生能源的可靠性。100%可再生能源能否應對極端天氣的挑戰、避免電力系統陷入困境呢？

斯坦福大學土木與環境工程學教授馬克·雅各布森（Mark Jacobson）給出了肯定的答案：“冰島就是一個很好的例子。作為較早實現100%可再生能源的國家，該國的電力系統很好地適應了本國極端多變的天氣。即使由于環境、人口等因素，冰島的能源模式不能被完全復制，但其成功可以證明，只要前期準備充分，可再生能源完全能經受惡劣天氣的考驗。”

以下是新能源公司總結的在面對極端天氣時可以采取的措施，以及一些推動未來電網更加綠色低碳的途徑。

建立系統互聯

能源專家表示，所有能源形式都會受天氣影響，這是不爭的事實。冬季，風電機組在極端低溫下會關閉；積雪會影響太陽能電池板吸收光能；戶外存儲的煤炭資源經常會在冬季結冰；低壓會導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。

因此電力系統的各個環節需要建立起對應的聯系。受極地渦旋影響的地區，其電網運營商PJM公司和大陸獨立系統運營商MISO為應對極寒天氣采取了相應的措施，如提醒運營商推遲日常維護、暫停維護中斷等，以便必要時電力公司可以在高峰期不中斷運行。

電網系統的互聯性也能調動足夠的電力。地方自立協會（the Institute of Local Self-Reliance）的約翰·法雷爾認為：“現有的輸電網絡加強了各地區的聯系，可以按需供電，更合理地調配電力，降低聯合系統的最大負荷。因此，即使極地渦旋影響廣泛，影響較小的附近其他地區也能夠向受災中心輸送電量。”此外，電網能夠通過高壓傳輸在不同地區之間輸送電力，這就可以容納更多的風電和光伏電力，提高可再生能源占比。

創新供熱模式

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

雅各布森認為可以使用新模式為各區提供一個完全穩定的可再生能源供暖系統，用來取代天然氣。在夏天使用太陽能熱泵加熱水，將熱水儲存在水坑或者地下井中，這些熱量可以儲存長達6個月。他補充道：“即使電力中斷也沒有關系，因為熱量已經儲存起來了。”在丹麥，這種供熱模式得到了實踐。The Drake Landing Solar Community（DLSC）公司位于加拿大的類似小型項目也取得了成功。雅各布森表示：“很多地方都在進行此類的嘗試，并且已經取得一些成效，所以我們希望能夠大規模地推廣這一供熱模式。”

發展分布式能源

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

DLSC公司在加拿大采取的創新供熱模式模型圖

雅各布森說：“波多黎各有11個月沒有供應電力，這是因為那里只有10個集中式化石燃料發電廠，而不是分散的風能和太陽能發電廠。”

咨詢公司Wood Mackenzie發布了一份關于極地渦旋期間各種能源性能的報告，并提出分布式技術將有助于減少峰值負荷，降低電網公司儲能的需求。

研究儲能技術

儲能技術的進一步升級將有助于電網應對突發情況。該咨詢公司的報告預測，100%可再生能源電力需要約18到40小時的電力儲備，才能順利應對類似1月30日的極地渦旋。但現階段的技術只負擔得起幾個小時的能源儲備。法雷爾說：“長效儲能技術正在迅速發展。目前來看，在能源存儲技術的研究上投入大量資源可能不是很劃算，但從長遠來看，還是非常有必要的。”

鼓勵客戶降低需求

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

法雷爾說：“我們今后可以做的是，鼓勵顧客做好準備，這樣他們就會因自己的行為得到相應的獎勵。已有一些公共事業公司在炎熱的夏天提供這樣的項目。”

提高可再生能源可靠性

目前，隨著氣溫的升高，太陽能轉化效率會逐漸降低，可存儲電量也會減少。即使配備除冰技術，風力發電機組也不能在低于零下30℃的溫度下運轉。我們需要研發新技術，使太陽能面板和風電機組在運行過程中能承受更極端的環境變化，提供更可靠的可再生能源電力。

（編譯自sierraclub網站）