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研究与创新

气候变化可能导致停电,西海岸的更高电力成本

沙斯塔湖在加利福尼亚的一场干旱期间。
2014年8月25日,加利福尼亚州沙斯塔湖。

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乔丹·克恩(Jordan Kern)
北卡罗来纳州劳拉·奥尼亚茨(Laura Oleniacz)

由北卡罗来纳州立大学的研究人员领导的两项新研究提供了预览西海岸的电力消费者在两个不同的未来情况下可能会体验到什么:一种由于气候变化应变电源而引起的热量过多,而网格向可再生的转移了。当气候遵循历史趋势时,能量。在这两种情况下,他们都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,主要是干旱和热浪的形式,在气候变化下会变得更糟。”乔丹·克恩(Jordan Kern),北卡罗来纳州林业与环境资源助理教授。“即使西海岸电网从化石燃料转向风和太阳能时,这些极端天气事件仍将影响系统的可靠性和电力价格。”

发表在期刊上地球的未来,这两项研究在不同的情况下投射了未来的电源和需求。在里面第一研究研究人员使用计算机模型来模拟气候变化对加利福尼亚州和太平洋西北部目前电网的影响。他们在2030年至2060年之间在11种不同的气候场景下评估了电网的价格和可靠性,借鉴了多种科学模型,以了解在化石燃料排放的“最坏情况下”在“最坏情况下”的气候变化以及另一个不太严重的情况。

克恩说:“最糟糕的情况值得一看,即使有证据表明世界将足以避免化石燃料排放以避免这种情况。”

研究人员发现,夏季和初秋的电力停电风险更大,这在很大程度上是由于加利福尼亚的极端热量驱动,这会导致人们对房屋冷静下来的高需求。他们预计,除一种情况外,所有情况下都会发生短缺事件,气候变化同时影响了两个地区的发电。

但是,他们指出这些电力短缺将相对较少。最坏的情况下的最大值是31年的西海岸范围内电源短缺72小时。

克恩说:“随着它变得越来越热,更热,对电力的需求越来越高,我们希望电网失败。”“那些极端的热量事件将变得更加严重。”

加利福尼亚的极端热量也会影响太平洋西北地区的电力价格和供应。从历史上看,这些地区具有共同的力量。

“If, and that’s a big ‘if,’ historic exchanges of electricity continue, and California has a high demand for electricity because of heat, it could cause the Pacific Northwest to run out of electricity, as they won’t be able to meet their own demand,” Kern said.

他们还发现,气候变化可能会通过限制水电的供应来直接影响太平洋西北部,这是由水提供动力的。雪是储存的动力,因此降雪的减少或融雪的时机变化减少了夏季可用的动力。

气候变化对西北太平洋地区的最大影响也将在夏末或初秋,当时电网已经受到压力。即使气候变化引起的九月流量的略有下降,以及夏季对权力的需求的增加,也足以引起太平洋西北地区的更多不足事件。但是,由于气候对西北太平洋地区的气候影响很少见,他们还预计西海岸范围内的短缺事件是罕见的。

除了可靠性问题外,研究人员还发现,气候变化还会提高权力价格。在最坏的情况下,气候变化会影响加利福尼亚和太平洋西北地区的电力供应和需求,他们预计,在加利福尼亚州,尤其是在夏末,电力批发价格的每小时每小时每小时达到每小时1,000兆瓦的上限。加利福尼亚的气候变化也将对西北太平洋的价格产生重大影响。

克恩说:“当价格上升到每兆瓦时的价格上涨1,000美元时,这就是电网响起警钟。”“他们的电力是如此昂贵,以激励人们减少消费。”

在一个第二项研究,研究人员在2050年的电力上评估了电力的价格,并增加了更多可再生能源,同时假设天然气发电厂仍将作为备份。他们比较了每个市场的五个场景:两种情况,使太阳能和风的混合成本各不相同;一种场景,添加了更多电池以存放电源;许多人采用电动汽车的情况;以及现状趋势。他们评估了在历史性气候条件下可能发生的正常天气和极端天气事件的100个代表年份的这些不同系统中的电力成本 - 没有额外的气候变暖。

克恩说:“现在,有了西海岸的网格,我们知道它的性能,因为它非常依赖水力发电 - 干燥的一年是不好的,潮湿的一年很好。”“我们想知道的是:当您将网格脱碳,增加电动汽车,电池,太阳能和风能时,这是否会发生变化吗?”

即使有可再生能源,他们也发现极端干旱和热量仍然会推动价格的极端价格 - 以最低的价格驱动的“好”年,由温和的温度和高水流驱动,以及由极端热量或干旱驱动的最高价格。

克恩说:“当您考虑最糟糕的几年时,这些条件仍然会受到当今驱动这些事件的驱动的驱动:夏季中旬缺乏水或热浪。”“添加可再生能源不会改变最糟糕或最好的一年,但它会在中间发生变化。”

在加利福尼亚州,随着风能的增加,未来的情况导致了最低的价格,其次是太阳能。在西北太平洋地区,风能和太阳能量最高的场景的价格最低。供应不足将是对电动汽车需求最大的途径最常见的。

克恩说:“随着电网使用更多的风和太阳能,价格下跌,因为价格便宜,并且推出了天然气。”“例外是,当您对电动汽车的电力需求很高时,需求变得如此之高,它会破坏系统。它在我们的模型中非常罕见,但是当没有太多水并且有热浪时发生。”

克恩说,在五种情况下,他们在温室气体排放中预计的减少是“保守的”;到2050年,他们的模型将达到50%的去氧化,而大多数西海岸州都设定了更快的实质性转变。

克恩说:“我们的主要发现是,随着电网脱碳的含量,您仍然会遇到水和热量的脆弱性。”“这是一个无法逃脱的系统。”

研究, ”气候变化对美国西海岸地区电力市场动态的影响,”在线发布地球的未来在2021年12月7日。除了克恩外,其他作者还有乔伊·希尔(Joy Hill),大卫·E·鲁普(David E.这项研究得到了国家科学基金会INFEWS计划的支持,该计划根据奖项1639268 T2和170082 T1提供了支持。

第二项研究,“技术途径可能有助于推动美国西海岸电网暴露于比率的不确定性,”在线发布地球的未来在2022年12月28日。除了克恩外,其他作者还包括雅各布·韦塞尔,纳塔莉·沃伊辛,康斯坦蒂诺斯·奥克诺姆和詹妮克·哈斯。该研究由美国能源部科学局资助,作为多部门动态,地球和环境系统建模计划以及国家科学基金会INFEWS计划奖1639268的研究的一部分。

-oleniacz-

注释编辑:摘要跟随。

“气候变化对美国西海岸地区电力市场动态的影响”

作者:Joy Hill,Jordan Kern,David E. Rupp,Nathalie Voisin和Gregory Characklis

出版在线地球的未来2021年12月7日。

doi:10.1029/2021EF002400

抽象的:美国(美国)西海岸电力系统受到空气温度(驱动电力需求)和溪流(控制水力发电可用性)的极端变化的强烈影响。随着整个西海岸的氢化气候变化,各种力量的组合可能会使其批量电力系统更容易受到物理可靠性问题和市场价格冲击的影响。特别是,预计温暖的气候将增加夏季冷却(电力)的需求,并将峰值水流(水力发电生产)的平均时机从夏季和春季转移到春季和冬季,在需要时剥夺水力发电系统的剥夺。在这里,我们调查了气候变化如何改变西海岸的区域电力市场动态,包括一个地区(例如,西北太平洋(PNW))的氢化气候变化的潜力,以“溢出”并在另一个地区造成价格和可靠性风险(例如。加利福尼亚)。我们发现,PNW电源系统最明显的水电风险是流量的变化,而加利福尼亚系统的风险主要由夏季空气温度的变化,尤其是增加峰值系统需求的极端热量事件。PNW中的定时和水力发电的数量改变了夏季的电力运输到加利福尼亚,但显示出相对较小的潜力,以影响那里的价格和可靠性。取而代之的是,我们的结果表明,加利福尼亚的未来极端热量可能会对PNW的价格和可靠性产生更大的影响,尤其是如果加利福尼亚继续依靠其北部邻居来获得进口力量来满足较高的夏季需求。

注释编辑:摘要跟随。

“技术途径可能有助于推动美国西海岸电网暴露于比率的不确定性”

作者:雅各布·韦塞尔(Jacob Wessel),乔丹·D·克伦(Jordan D.

出版在线地球的未来2022年12月28日。

doi:/10.1029/2021EF002187

抽象的:先前研究了大量电力系统和批发电力市场的深度脱碳化的研究,还没有充分探索未来的电网途径如何影响电网对多个时间表上的水样不确定性的脆弱性。在这里,我们采用网格操作模型和大型的合成天气合奏来“压力测试”由众所周知的能力计划模型Reeds开发的美国西海岸的一系列未来网格途径。我们的结果表明,从2020年到2050年的潜在容量混合物的逐渐变化可能会导致天气年度的大量“重新排行”,因为年度批发电价(“好”年变得糟糕,反之亦然)。尽管如此,我们发现,就平均电价而言,排名最高和最低的价格年份主要与水力发电(水流)和负载(夏季温度)的极端相关,其敏感性与干旱有关。今天看到的季节性动态涉及春季融雪和炎热干燥的夏天,仍然明确地定义到2050年。在加利福尼亚,我们模型的未来供应短缺集中在傍晚,主要发生在夏末的高温异常期间,在夏末和后期发生。冬天;在西北太平洋地区,供应不足与负面流动异常更加紧密。在我们对固定水信不确定性的更强大的采样中,我们还发现,可调度热(即天然气)与确保网格可靠性所需的风能和太阳能的比率与芦苇报道的值有很大差异。

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