如何應(yīng)對(duì)電網(wǎng)脫碳挑戰(zhàn)？

在依賴化石燃料兩個(gè)世紀(jì)之后，在接下來(lái)的四分之一個(gè)世紀(jì)內(nèi)消除經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的氣候污染，這可能是我們面臨的最大挑戰(zhàn)，但這也是一個(gè)機(jī)會(huì)，可以展示人類在面對(duì)前所未有的全球威脅。

到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放的目標(biāo)必須從電力快速脫碳開始，同時(shí)將越來(lái)越多的建筑、交通和工業(yè)能源從石油、天然氣和煤炭轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)上。我們還有很長(zhǎng)的路要走，截至2021年，可再生能源和核能僅占美國(guó)所有能源的20%。

到2050年清潔電力需求將如何飆升

資料來(lái)源:RMI

可再生能源是基石——但還不夠

作為當(dāng)今可用的成本最低的新一代能源，風(fēng)能和太陽(yáng)能很可能在未來(lái)幾十年成為任何清潔電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。然而，它們也給公用事業(yè)和電網(wǎng)規(guī)劃人員帶來(lái)了棘手的問(wèn)題，他們需要考慮在大自然無(wú)法提供足夠的風(fēng)能或太陽(yáng)能來(lái)滿足需求時(shí)如何提供可靠的電力服務(wù)。

加利福尼亞大學(xué)的一項(xiàng)研究分析了美國(guó)七年來(lái)每小時(shí)的天氣數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在最糟糕的一個(gè)小時(shí)內(nèi)，風(fēng)能和太陽(yáng)能的總發(fā)電量將比其平均發(fā)電量低80%（見下圖），以至于較小但仍然很嚴(yán)重的短缺將持續(xù)數(shù)天甚至數(shù)周。

資料來(lái)源:2035 Report

這種供應(yīng)缺口不僅僅是一種不便。當(dāng)電力無(wú)法滿足需求時(shí)，整個(gè)電網(wǎng)可能會(huì)崩潰，從而導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間且代價(jià)高昂的區(qū)域停電。隨著越來(lái)越多的建筑物和車輛開始使用電力， 清潔能源需求飆升的前景使管理向富含可再生能源的電網(wǎng)過(guò)渡的挑戰(zhàn)倍增。

互補(bǔ)解決方案

鑒于可再生能源固有的可變性，僅投資于更多的風(fēng)能和太陽(yáng)能容量以滿足需求將帶來(lái)系統(tǒng)成本飆升，并引發(fā)更多關(guān)于選址所需的廣闊土地面積的爭(zhēng)議。幸運(yùn)的是，還有其他解決方案可以補(bǔ)充可再生能源，促進(jìn)可靠且負(fù)擔(dān)得起的清潔電力。

儲(chǔ)能。隨著成本的急劇下降，能源儲(chǔ)存看起來(lái)是一個(gè)越來(lái)越好的選擇，它可以清除之前浪費(fèi)的多余的可再生能源，然后在輸出下降時(shí)將其釋放回電網(wǎng)——例如，在太陽(yáng)落山但需求仍然很高的傍晚時(shí)分。隨著廉價(jià)的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電量接近80%，公用事業(yè)公司將需要足夠的存儲(chǔ)來(lái)提供多日的備用能源。

傳輸。除了從偏遠(yuǎn)的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)輸送電力外，更多的傳輸可以幫助公用事業(yè)公司在其自身的可再生能源供應(yīng)不足時(shí)獲得鄰近地區(qū)的剩余清潔電力。因此，輸電投資可以減少建設(shè)更多本地發(fā)電廠的需要并支持電網(wǎng)可靠性，從而獲得可觀的回報(bào)。但所需的投資并非微不足道；到 2035 年，美國(guó)的總輸電能力可能需要翻一番或更多才能支持脫碳。需求響應(yīng)。有時(shí)最便宜的解決方案落在需求方。許多公用事業(yè)現(xiàn)在提供“需求響應(yīng)”計(jì)劃誘使客戶減少用量，以幫助避免停電或在發(fā)電量不足時(shí)降低系統(tǒng)成本。一些住宅客戶甚至讓他們的公用事業(yè)公司在炎熱的下午短時(shí)間遠(yuǎn)程關(guān)閉空調(diào)。特殊計(jì)劃鼓勵(lì)客戶在需求高峰期到來(lái)之前預(yù)熱或預(yù)冷他們的建筑物。為建筑物配備智能能源管理技術(shù)，以避免購(gòu)買和運(yùn)營(yíng)新發(fā)電廠的成本只是為了每年處理幾個(gè)小時(shí)的高峰需求，據(jù)美國(guó)能源部稱，到2030年，每年可為美國(guó)電力系統(tǒng)節(jié)省超過(guò)100億美元，并減少環(huán)境污染，相當(dāng)于關(guān)閉 50 家燃煤電廠。

這些解決方案最好是多樣化的組合

當(dāng)我們看到有關(guān)電網(wǎng)脫碳所需的數(shù)萬(wàn)億美元的新投資和數(shù)千吉瓦的新發(fā)電容量時(shí)，就會(huì)想起未來(lái)的艱巨挑戰(zhàn)。讓我們感到鼓舞的是，每一個(gè)問(wèn)題都有多種互補(bǔ)的解決方案，如果得到實(shí)施，幾乎肯定會(huì)隨著時(shí)間的推移降低電力成本，甚至有助于緩解我們的氣候危機(jī)。

當(dāng)然，能源和技術(shù)的最佳組合將取決于它們未來(lái)的成本和能力，并且會(huì)根據(jù)可用資源因地區(qū)而異。當(dāng)然，能源和技術(shù)的最佳組合將取決于它們未來(lái)的成本和能力，并將根據(jù)可獲得的資源而因地區(qū)而異。

這就是為什么CCL專注于技術(shù)中立的政策，例如碳費(fèi)和紅利或清潔能源許可改革，這些政策允許考慮多種選擇，這些選擇將減少排放，同時(shí)支持可靠性和可負(fù)擔(dān)性。

本文作者：Jonathan Marshall，CCL 經(jīng)濟(jì)研究協(xié)調(diào)員

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