一組研究者提出了一個模型,用于評估現有太陽能和風能場地潛在的可再生能源短缺問題,并敦促開發商在規劃未來部署時考慮相互競爭的因素的“三難困境”。
《通訊地球與環境》雜志發表的研究論文《可再生能源質量三難困境以及同時發生的風能和太陽能干旱》指出,雖然風能和太陽能日趨成熟和具有經濟競爭力,但這兩種能源仍然存在變化和間歇性。
報告補充道,在某些情況下,可再生能源干旱(定義為可再生能源發電的極端或長期減少)可能在廣大地區同時發生,并對能源系統產生影響,從而削弱投資者、公眾或政策支持。
論文指出,人們對可再生能源干旱的了解仍然有限,并提出了一種統計方法,利用高時空分辨率的長期序列數據來識別和描述可再生能源干旱。該模型使用三類干旱——藍色、橙色和紅色——來表示現有電力系統面臨的風險。
該方法應用于中國,這個擁有世界最大電力部門的國家。研究發現,與東北電網相連的黑龍江、內蒙古東部、吉林和遼寧省的風旱和太陽旱關聯性很高。同時,與相鄰的華北、華中和華東電網相連的天津、北京、河北、河南、江蘇和山東省的太陽旱也十分突出。
研究人員表示,該方法可以應用于其他國家。論文稱:“研究結果可能對制定可靠的脫碳能源系統的產能擴張和運營戰略至關重要,該系統可免受風能和太陽能干旱的危害。”
研究人員還提出了評估可再生能源場地質量的“三難”指標。第一,資源可用性,是目前考慮的主要因素,通過衡量場地的年產能來利用。
第二,資源可變性,指的是場地的穩定性,通過其與容量系數的標準差來衡量。研究人員表示,這可以通過短期電池存儲來管理。
第三,資源極端性,指資源質量在能源短缺傾向方面的表現。該論文稱,這一指標可以指導長期儲能和其他備用資源的開發。
學者們表示,使用這三個因素可以“提高人們對可再生能源質量的現有認識,并確定可再生能源發展的‘理想’地點。”他們補充說,隨著一個國家努力實現脫碳,三難困境中每個方面的重要性都會發生變化,這意味著利益相關者必須在可再生能源滲透的不同水平上優先考慮這三個領域之一。
研究報告指出:“在可變可再生能源滲透率較低的情況下,需要優先考慮資源可用性;隨著可變可再生能源滲透率的提高,系統規劃人員必須在更高滲透率水平上優先考慮資源可變性的屬性;而在深度脫碳系統中,規劃人員需要關注資源極端性的屬性。”
北京航空航天大學、北京落基山研究所、北卡羅來納大學、斯坦福大學卡內基科學研究所、杜克大學和渥太華卡爾頓大學的研究人員參與了這項研究。