安德魯•邁爾斯(ANDREW MYERS)在美國(guó)斯坦福大學(xué)網(wǎng)站上報(bào)道說[1]，該校的一項(xiàng)最新研究成果談到上個(gè)月寒流期間德克薩斯州電網(wǎng)崩潰問題。著名的馬克•雅各布森(Mark Jacobson)教授利用最新的氣候和能源模型證明，天氣最冷、熱能需求最高時(shí)，風(fēng)能輸出升高，有助于防止與寒冷天氣相關(guān)的停電。
馬克•雅各布森(Mark Jacobson)的新研究表明，風(fēng)能不僅能在最寒冷的日子堅(jiān)持發(fā)電，而且實(shí)際上能在最需要的時(shí)候發(fā)更多的電
某些政客回應(yīng)最近美國(guó)德克薩斯州因冰凍引發(fā)停電時(shí)，將這個(gè)歷史性的停電歸咎于風(fēng)力渦輪機(jī)。很可疑，根本無人理睬。然而也要強(qiáng)調(diào)一個(gè)有趣的事實(shí)：德克薩斯州，這個(gè)地方因石油井架和盲目開采而聞名，現(xiàn)在它的大部分電力，來自清潔、可再生能源資源，特別是風(fēng)能，也來自從水和太陽能，即可持續(xù)發(fā)展的“三駕馬車”，統(tǒng)稱為WWS(風(fēng)能+水能+太陽能)。
斯坦福大學(xué)土木與環(huán)境工程教授、斯坦福伍茲環(huán)境研究所高級(jí)研究員馬克•雅各布森(Mark Z. Jacobson)說，“德州的電力，風(fēng)能只占≈20% 。” 他的一項(xiàng)新研究，發(fā)表在展望智能電網(wǎng)未來的《智能能源》雜志上[2]。
雅各布森利用計(jì)算機(jī)模型證明，就大的地區(qū)范圍內(nèi)平均而言，寒潮來襲、家庭和商業(yè)供暖需求最大時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)的出力實(shí)際上會(huì)上升。
而且他斷言，風(fēng)能與太陽能和水能、各種儲(chǔ)能系統(tǒng)，以及與對(duì)人的激勵(lì)相結(jié)合，改變他們的某些用電時(shí)間，不僅能滿足全世界的電力需求，而且總體上能滿足此類危機(jī)期間每時(shí)每刻的全部能源需求。
雅各布森的研究報(bào)告，考察了低成本、可再生能源網(wǎng)絡(luò)，滿足全世界，包括美國(guó)在內(nèi)需求的能力，能夠度過最寒冷的時(shí)光，而且不會(huì)停電。他特別想回答的關(guān)鍵問題是，可再生能源能否完全經(jīng)受住最惡劣的氣候?按照他的模型，寒冷的氣候和風(fēng)能輸出之間存在“直接聯(lián)系”。也就是說，風(fēng)能往往隨著天氣變冷而輸出上升，恰恰與熱能增加的需求相對(duì)應(yīng)。雅各布森說，風(fēng)力發(fā)電不僅能在最寒冷的日子里維持下去，還能在最需要它的時(shí)候發(fā)揮作用。氣候轉(zhuǎn)冷，風(fēng)力升高。
雅各布森認(rèn)為，這些調(diào)查結(jié)果適用于現(xiàn)實(shí)世界。今年2月的嚴(yán)寒期間，如果德州所有的風(fēng)力渦輪機(jī)得到適當(dāng)?shù)亩颈Ｗo(hù)，或免受極端寒冷的侵襲，就能在寒流期間為德州人提供關(guān)鍵的電力，也有助于防止發(fā)生停電。
這個(gè)研究報(bào)告還調(diào)查了與輸出穩(wěn)定性相關(guān)的問題。風(fēng)并不一直在吹，云層覆蓋和黃昏限制了太陽能的可靠性。但據(jù)雅各布森說，風(fēng)能和太陽能的輸出，實(shí)際上“相反”又“相成”。總的來說，通常白天不刮風(fēng)的時(shí)候，陽光燦爛。相反，風(fēng)暴、云層遮蔽陽光，風(fēng)就越刮越大，使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)快起來。
雅各布森的模型表明，在白天，大面積平均，風(fēng)能和太陽能發(fā)電是“互補(bǔ)”的。一個(gè)滯后了，另一個(gè)就來“填空”。
雅各布森在論文的最后，解答了人們對(duì)可再生能源最大的、“揮之不去”的擔(dān)憂：它們能否在最冷或最熱的氣候條件下滿足全球的總需求?他對(duì)“疑慮”的答案，直指是否有一天能夠證明，可再生能源足夠可靠、能完全取代化石燃料。
為了回答這個(gè)問題，雅各布森考察了全球143個(gè)國(guó)家、24個(gè)大型、僅有可再生能源(WWS)電網(wǎng)的地區(qū)。他到處尋找低成本的解決方案。在寒冷地區(qū)如加拿大、俄羅斯、歐洲、美國(guó)和中國(guó)，采暖需求增加往往伴隨著風(fēng)能輸出上升。在其他大多數(shù)地區(qū)，僅發(fā)現(xiàn)有適度的“相關(guān)性”，但仍能滿足需求。
這些調(diào)研結(jié)果不僅對(duì)能源安全有影響，對(duì)緩解氣候變化戰(zhàn)略和公共衛(wèi)生也有影響。雅各布森在論文中指出，每年700萬人死于空氣污染，其中包括美國(guó)人約7.8萬，大都是消耗化石燃料導(dǎo)致空氣污染的結(jié)果。轉(zhuǎn)向WWS能源(風(fēng)能、水能、太陽能)，能避免這些死亡。
雅各布森說，“這些模型表明，在大多數(shù)氣候條件下，風(fēng)能可幫助滿足不斷上升的季節(jié)性采暖需求，即使在最寒冷的時(shí)候，也可既降低能源的成本，挽救人們的生命，又在全球范圍內(nèi)，創(chuàng)造的就業(yè)機(jī)會(huì)比失去的多幾百萬。”
《中國(guó)能源網(wǎng)》新能源-風(fēng)能專欄去年12月23日?qǐng)?bào)道說，丹麥人利用陸上風(fēng)能成功地實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)供需平衡，但還沒有明確意識(shí)到可再生能源系統(tǒng)自身的“正相關(guān)”和“互補(bǔ)性”。
資料與注釋：
1. ANDREW MYERS, Stanford study finds that wind energy output increases when people need heat the most, Stanford University, MARCH 17, 2021
2. Mark Z. Jacobson, On the correlation between building heat demand and wind energy supply and how it helps to avoid blackouts, Smart Energy 1 (2021) 100009, Available online 5 March 2021
|
