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改造輸電線有助美國利用可再生能源

2016-01-28 09:07:46 中國科學(xué)報   作者: 魯捷  

分析人士一直爭論稱,那些旨在利用風(fēng)能和太陽能控制化石能源燃燒的國家首先需要在間歇光源產(chǎn)生的電能儲存新技術(shù)方面進(jìn)行大規(guī)模投資。畢竟,太陽并不總在發(fā)光,風(fēng)并不總是在吹。但是1月25日發(fā)表的一項(xiàng)研究建議,理論上美國能夠利用新高壓輸送電路在全國范圍內(nèi)傳輸可再生能源,這樣基本上可以排除增加新儲能設(shè)施的必要性。


圖片來源:Inigo Skies Photography

研究人員在這篇發(fā)表于《自然—氣候變化》的文章中稱,這種基于現(xiàn)存技術(shù)的全國高壓輸送電網(wǎng),到2030年可以讓公共事業(yè)設(shè)備電力方面的二氧化碳排量在上世紀(jì)90年代的水平上減少80%。

此次發(fā)現(xiàn)緊隨巴黎氣候協(xié)定之后,當(dāng)時美國在會議上承諾到2025年使該國二氧化碳排量在2005年基礎(chǔ)上減少28%。美國碳排量約有40%來源于電力產(chǎn)業(yè),美國國家環(huán)保局(EPA)近日公布的政策,要求各州減少電力行業(yè)的碳排量。EPA表示,各州可以從一系列策略菜單中進(jìn)行選擇,比如提高可再生能源的使用。

但是一些觀察人士尋思,美國國家電網(wǎng)是否能夠應(yīng)對使用新能源帶來的挑戰(zhàn)。國家電網(wǎng)被劃分成了12個區(qū)域電網(wǎng)或“互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)”,其中包含著更小的分支。因?yàn)楦鱾€區(qū)域都要經(jīng)歷無日光及無風(fēng)期,能源規(guī)劃者和專家一直認(rèn)為,由風(fēng)能或太陽能占主導(dǎo)地位的輸電網(wǎng)意味著需要儲存電能供后期使用。其問題是如此大規(guī)模的儲能技術(shù)在商業(yè)上并不現(xiàn)實(shí)。

華盛頓特區(qū)國家海洋和大氣管理局(NOAA)研究員Alex MacDonald對這一問題了如指掌。但是他認(rèn)為,研究人員并未探索所有潛在的解決辦法。例如,氣象數(shù)據(jù)表明,美國一些地方總有風(fēng)在吹,MacDonald說。因此,盡管可再生能源產(chǎn)出在區(qū)域?qū)用婵赡艽嬖陂g歇性,但它在國家層面卻是不間斷的。MacDonald尋思,如果增加高壓,并用直流(HVDC)輸電線(這種輸電線比傳統(tǒng)交流輸電線路能量損失更小)把地區(qū)電網(wǎng)相連后,國家電網(wǎng)是否會克服這種間歇性問題,這樣電能可以向需要的地方流動。

MacDonald和NOAA同事、科羅拉多大學(xué)環(huán)境科學(xué)合作研究所的Christopher Clack以及其他同事希望對這一想法進(jìn)行驗(yàn)證。他們建立了計算機(jī)模型,分析了區(qū)域間高壓直流輸電線路加上可再生能源設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的不同配置。研究模型把美國分成由15.2萬個地理區(qū)域網(wǎng)格構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò),為了讓該程序評估每個網(wǎng)格中潛在的太陽能和風(fēng)能,研究人員把2006年~2008年收集的太陽能和風(fēng)速數(shù)據(jù)輸入到模型之中,然后對電力價格和需求進(jìn)行了預(yù)測,該程序可以計算在哪里適宜建風(fēng)電場,哪里適宜建太陽能電站,從而使可再生能源從一個地區(qū)向另一個地區(qū)傳輸。最終,研究人員讓程序找到實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排成本最低的方式,同時保證實(shí)現(xiàn)未來能源需求。




責(zé)任編輯: 李穎

標(biāo)簽:美國,可再生能源