溫度上升。全球平均溫度最高的10個記錄年份中，有8個發(fā)生在1998年之后。與此相伴的是，為建筑物降溫的電力需求也在不斷增長。最近在《自然通訊》雜志上發(fā)表的一項新研究預(yù)測，與制冷建筑相關(guān)的電力需求將隨著峰值溫度的升高而增長，因此對擴大電力部門的需求也會隨之增加。

能源部太平洋西北國家實驗室的研究人員發(fā)現(xiàn)，到本世紀(jì)末，在建設(shè)新的產(chǎn)能以滿足未來溫暖的預(yù)期需求可能會花費額外的1萬億美元。該研究將電力，水，農(nóng)業(yè)等部門之間的相互作用聯(lián)系在一起，以描繪出電力需求以及國家滿足電力需求的能力在未來的氣候情景中將如何實現(xiàn)。

在以前的研究詳細(xì)探討了未來的能源需求的地方，描述建筑物供暖和制冷需求變化的模型通常不會考慮如此廣泛的影響。在這里，作者考慮了區(qū)域之間的電力貿(mào)易，勞動生產(chǎn)率，建筑物占地面積和外殼設(shè)計的變化，燃料價格和可用性，人口規(guī)模的變化，技術(shù)和水的可用性的變化，以及其他影響需求的動態(tài)因素。

首席作者扎拉爾·汗(Zarrar Khan)說：“我們可以獲取捕獲到一小時的用電量的詳細(xì)模型。”人類，能源和環(huán)境系統(tǒng)之間的相互作用。“但是，它們并沒有捕獲我們包含在該模型中的所有其他動態(tài)。我們結(jié)合了來自多個部門的輸入來獲得完整的圖像，我認(rèn)為這是在捕獲次年溫度影響的同時進(jìn)行的首批研究之一。根據(jù)建筑物的供暖和制冷需求。”

該研究強調(diào)了由溫度升高而不是年需求的增加所導(dǎo)致的峰值用電需求的增加，從而確定了從發(fā)電廠到風(fēng)力渦輪機可能需要多少新容量。

溫度變化決定了能源投資

作者對兩種情況進(jìn)行了建模，以預(yù)測如何增加容量才能滿足未來的能源需求。首先是未來隨著氣候變化而溫度發(fā)生變化的高峰，電力需求峰值隨之上升。第二個是未來，溫度及其相關(guān)的最高需求從2015年起將保持不變。

在每種情況下，溫度變化都按小時建模，以驅(qū)動每月白天和晚上的需求分段中的電力需求。每年分別記錄最高需求的前10小時，以代表年度高峰。比較這兩種期貨可以使研究人員分離出溫度相關(guān)的對電力需求的影響。

然后，他們估算了滿足該需求的能力建設(shè)的成本。兩種情況都預(yù)計到2100年?？傮w而言，制冷需求預(yù)計將增加，而供暖需求將減少。

但是，要描繪出這幅全貌，作者必須對人口的增長方式，技術(shù)和經(jīng)濟趨勢的發(fā)展以及隨之而來的排放水平做出一系列假設(shè)。為了建立該假設(shè)的基線集，他們在模型中納入了一條社會經(jīng)濟途徑，稱為“道路中間”方法。在這個假想的未來中，社會，技術(shù)和經(jīng)濟趨勢將大致遵循其歷史軌跡，并且溫室氣體排放量將繼續(xù)上升。

在氣溫與2015年水平保持不變的情況下，作者預(yù)測，到2100年，加州的電力容量需要提高到102吉瓦，才能滿足需求。他們估計，從2015年到本世紀(jì)末，這種升級可能代表了3220億美元的投資。

然而，考慮到未來的溫度，加州的所需容量將攀升至120吉瓦，到2100年需要花費3930億美元的投資。同樣，華盛頓要在2100年之前安裝87吉瓦的容量才能滿足需求(76吉瓦的容量不會受到溫度相關(guān)的影響)，相當(dāng)于2015年至2100年之間花費了2480億美元。

縮小到全國范圍，考慮到溫度變化，滿足需求所需的2100國家能源容量達(dá)到2,017吉瓦。這相當(dāng)于到2100年花費了7.3萬億美元。在這種情況下，與溫度變化直接相關(guān)的成本總計為1萬億美元。截至2020年3月，該國的發(fā)電能力約為1200吉瓦。

與溫度相關(guān)的最大容量增加集中在加利福尼亞，伊利諾伊州，賓夕法尼亞州和得克薩斯州，到2100年，得克薩斯州預(yù)計將需要154吉瓦的容量，到那時需要4130億美元。

結(jié)果有所不同

由于燃料價格，可再生資源的可得性和成本以及氣候條件等因素的不平等分配，這些影響在各州之間遠(yuǎn)非統(tǒng)一。例如，在加利福尼亞州和得克薩斯州，天然氣價格相對較低，而預(yù)計的經(jīng)濟和人口增長也較高，因此，作者預(yù)測與溫度相關(guān)的天然氣投資將更大。

在中西部風(fēng)能充沛的州，作者預(yù)計將在風(fēng)能領(lǐng)域進(jìn)行更大的投資。在每種情況下，最便宜的燃料將首先被調(diào)度。

制冷和供暖的需求因氣候而異。有趣的是，作者沒有在電力需求達(dá)到峰值的區(qū)域附近放置新的發(fā)電容量。取而代之的是，電力貿(mào)易模式在并網(wǎng)國家之間可以相互傳輸電力的地區(qū)提供了一定的緩解和靈活性，從而潛在地滿足了一定水平的需求而無需安裝新的發(fā)電廠。

到2020年，制冷需求約占總用電量的10%。

探索替代途徑

改變有關(guān)未來經(jīng)濟趨勢和排放水平的假設(shè)會改變結(jié)果。例如，未來化石燃料的使用量很高，而生活方式需要更多的能源使用量，這將使建筑物中的年用電量增加約50-73%。將來，該團(tuán)隊將研究其他問題，從電動汽車帶來的變化到電網(wǎng)存儲。

系統(tǒng)工程師兼合著者M(jìn)arshall Wise說：“如果只看一下年度負(fù)荷，那么幾乎不可能顯示出為什么有存儲需求或存儲需求會有什么好處。隨著年內(nèi)電力需求的變化，但是，您會看到壓力。然后，您說：“好吧，諸如存儲之類的東西能在減輕成本的同時減輕新壓力的壓力嗎?”這就是為什么存儲是我們下一步明確的分析原因。

標(biāo)簽： 電力部門