加利福尼亞州爾灣市，2021 年 11 月 5 日 —全世界都在關(guān)注在蘇格蘭格拉斯哥舉行的聯(lián)合國 COP26 氣候峰會(huì)，能源基礎(chǔ)設(shè)施脫碳戰(zhàn)略是一個(gè)熱門話題。然而，可再生能源的批評(píng)者質(zhì)疑依賴間歇性資源的系統(tǒng)的可靠性。最近由加州大學(xué)歐文分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究正面解決了可靠性問題。
在最近發(fā)表在《自然通訊》上的一篇論文中，包括中國清華大學(xué)、卡內(nèi)基科學(xué)研究所和加州理工學(xué)院專家在內(nèi)的作者表示，先進(jìn)工業(yè)化國家目前的大部分電力需求可以通過風(fēng)能和太陽能的某種組合來滿足。力量。但這一積極的發(fā)現(xiàn)伴隨著一個(gè)警告，即需要額外的努力才能完全滿足這些國家的要求。
根據(jù)這項(xiàng)研究，大多數(shù)以風(fēng)力發(fā)電為主的可靠系統(tǒng)能夠在 72% 到 91% 的時(shí)間內(nèi)滿足所研究國家的電力需求，即使沒有儲(chǔ)能。通過增加 12 小時(shí)的儲(chǔ)能容量，系統(tǒng)將成為太陽能的主導(dǎo)，并且可以滿足 83% 到 94% 的小時(shí)需求。
“風(fēng)能和太陽能可以滿足許多地方 80% 以上的需求，而不會(huì)出現(xiàn)瘋狂的存儲(chǔ)量或過剩的發(fā)電量，這是關(guān)鍵點(diǎn)，”共同作者、UCI 地球系統(tǒng)科學(xué)教授史蒂夫戴維斯說。“但根據(jù)國家/地區(qū)的不同，在零碳未來，能源存儲(chǔ)和其他非化石能源需要滿足一些需求，這在一年中可能會(huì)有很多天。”
該團(tuán)隊(duì)分析了來自 42 個(gè)主要國家 39 年的每小時(shí)能源需求數(shù)據(jù)，以評(píng)估風(fēng)能和太陽能資源是否足以滿足其需求。他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于面積較大、緯度較低的國家來說，完全轉(zhuǎn)換為可持續(xù)的電力資源會(huì)更容易，因?yàn)檫@些國家全年都可以依靠太陽能發(fā)電。
研究人員強(qiáng)調(diào)德國是一個(gè)相對(duì)較小的國家的例子，就陸地面積而言，緯度較高，這將使利用風(fēng)能和太陽能資源滿足其電力需求更具挑戰(zhàn)性。
“歷史數(shù)據(jù)表明，距離赤道較遠(yuǎn)的國家偶爾會(huì)經(jīng)歷被稱為‘黑暗低谷’的時(shí)期，在此期間太陽能和風(fēng)能的可用性非常有限，”主要作者、清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)助理教授丹童說。“最近在德國發(fā)生的這種現(xiàn)象持續(xù)了兩周，迫使德國人求助于可調(diào)度發(fā)電，在許多情況下，這種發(fā)電是由燃燒化石燃料的發(fā)電廠提供的。”
研究人員建議的緩解這一問題的方法包括建立超過年度需求的發(fā)電能力、發(fā)展長期儲(chǔ)存能力以及在陸地上匯集多個(gè)國家的資源。
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