时刻准备着！可再生能源应对极端天气挑战

1月28日起，来自北极的一股强大寒流席卷美国中西部地区。连日来，超过1.4亿人口受到影响，政府、企业、学校、交通等运营几乎停滞。全美有22个州的最低温度低于零下18℃，足以在短短5分钟内导致裸露的皮肤冻伤。极寒天气对电力的供应提出了非常严苛的要求。传统电网应对极寒天气没有出现重大的中断失误或电价飙升等情况。某些化石燃料倡导者借此宣扬煤炭对美国能源安全的重要性，并质疑可再生能源的可靠性。

100%可再生能源能否应对极端天气的挑战

避免电力系统陷入困境呢？

斯坦福大学土木与环境工程学教授马克· 雅各布森（Mark Jacobson）给出了肯定的答案：“冰岛就是一个很好的例子。作为较早实现100% 可再生能源的国家，该国的电力系统很好地适应了本国极端多变的天气。即使由于环境、人口等因素，冰岛的能源模式不能被完全复制，但其成功可以证明，只要前期准备充分，可再生能源完全能经受恶劣天气的考验。”

以下是新能源公司总结的在面对极端天气时可以采取的措施，以及一些推动未来电网更加绿色低碳的途径▼

建立系统互联

能源专家表示，所有能源形式都会受天气影响，这是不争的事实。冬季，风电机组在极端低温下会关闭；积雪会影响太阳能电池板吸收光能；户外存储的煤炭资源经常会在冬季结冰；低压会导致管道不能正常输送天然气。在极端高温的情况下，煤炭和核电站用于冷却的水温度过高，电站就必须停运。

因此电力系统的各个环节需要建立起对应的联系。受极地涡旋影响的地区，其电网运营商PJM 公司和大陆独立系统运营商MISO 为应对极寒天气采取了相应的措施，如提醒运营商推迟日常维护、暂停维护中断等，以便必要时电力公司可以在高峰期不中断运行。

电网系统的互联性也能调动足够的电力。地方自立协会（theInstitute of Local Self-Reliance）的约翰· 法雷尔认为：“现有的输电网络加强了各地区的联系，可以按需供电，更合理地调配电力，降低联合系统的最大负荷。因此，即使极地涡旋影响广泛，影响较小的附近其他地区也能够向受灾中心输送电量。”此外，电网能够通过高压传输在不同地区之间输送电力，这就可以容纳更多的风电和光伏电力，提高可再生能源占比。

创新供热模式

美国能源信息署（EnergyInformation Administration）称， 在受涡旋影响的地区，居民和商业供暖都使用天然气作为主要燃料。1月30日，由于严寒，天然气消耗量创下历史新高。

雅各布森认为可以使用新模式为各区提供一个完全稳定的可再生能源供暖系统，用来取代天然气。在夏天使用太阳能热泵加热水，将热水储存在水坑或者地下井中，这些热量可以储存长达6个月。他补充道：“即使电力中断也没有关系，因为热量已经储存起来了。”在丹麦，这种供热模式得到了实践。The Drake LandingSolar Community（DLSC） 公司位于加拿大的类似小型项目也取得了成功。雅各布森表示：“很多地方都在进行此类的尝试，并且已经取得一些成效，所以我们希望能够大规模地推广这一供热模式。”

发展分布式能源

在全球变暖的情况下，人类会面临很多问题，包括极地涡旋、热浪、飓风等层出不穷的极端天气。分散的电源能够确保我们不会把所有鸡蛋都放在一个篮子里。法雷尔说：“分布式发电电源布局在用电需求端，拥有越多分布式能源，电网系统就会有越强的恢复能力。”雅各布森说：“波多黎各有11 个月没有供应电力，这是因为那里只有10 个集中式化石燃料发电厂，而不是分散的风能和太阳能发电厂。”咨询公司Wood Mackenzie 发布了一份关于极地涡旋期间各种能源性能的报告，并提出分布式技术将有助于减少峰值负荷，降低电网公司储能的需求。

研究储能技术

储能技术的进一步升级将有助于电网应对突发情况。该咨询公司的报告预测，100％可再生能源电力需要约18 到40 小时的电力储备，才能顺利应对类似1 月30 日的极地涡旋。但现阶段的技术只负担得起几个小时的能源储备。法雷尔说：“长效储能技术正在迅速发展。目前来看，在能源存储技术的研究上投入大量资源可能不是很划算，但从长远来看，还是非常有必要的。”

鼓励客户降低需求

极寒天气期间，企业和学校的关闭大大地降低了能源需求量。一家位于明尼苏达州的天然气公司联系了所有客户，希望客户把恒温器的温度调低，这样就能维持基本供暖。法雷尔说：“我们今后可以做的是，鼓励顾客做好准备，这样他们就会因自己的行为得到相应的奖励。已有一些公共事业公司在炎热的夏天提供这样的项目。”

提高可再生能源可靠性

目前，随着气温的升高，太阳能转化效率会逐渐降低，可存储电量也会减少。即使配备除冰技术，风力发电机组也不能在低于零下30℃的温度下运转。我们需要研发新技术，使太阳能面板和风电机组在运行过程中能承受更极端的环境变化，提供更可靠的可再生能源电力。

来源：《风能》杂志2019年03期

编译自：sierraclub网站

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