為了實(shí)現(xiàn)氣候減緩目標(biāo)，比如即將在格拉斯哥舉行的COP26會議上討論的目標(biāo)，電力系統(tǒng)必須迅速從依賴化石燃料發(fā)電轉(zhuǎn)向風(fēng)能、太陽能和水力發(fā)電等可再生能源。這種變化使我們的能源系統(tǒng)對天氣和氣候變化以及氣候變化可能產(chǎn)生的影響越來越敏感。
這段時間的無風(fēng)天氣嚴(yán)重影響了風(fēng)力發(fā)電。例如，總部位于英國的電力公司SSE表示，其可再生能源資產(chǎn)的發(fā)電量比預(yù)期減少了32%。盡管這在一開始可能令人擔(dān)憂，但鑒于英國政府計劃成為世界風(fēng)能的領(lǐng)導(dǎo)者，風(fēng)電場開發(fā)商意識到這些低風(fēng)“事件”是可能的，了解它們的影響已經(jīng)成為能源氣象學(xué)研究的一個熱門話題。
關(guān)于最近的風(fēng)旱，請注意:地圖顯示，2021年4月至9月是英國大部分地區(qū)和愛爾蘭部分地區(qū)在過去60年里風(fēng)最小的時期。感謝@WorldClimateSvc提供的地圖。pic.twitter.com/63hfxjJhIQ
— Simon Cardy (@weather_king) 2021年10月6日
一種新型的極端天氣
那么，我們應(yīng)該擔(dān)心這段低風(fēng)時期嗎?簡而言之,沒有。關(guān)鍵是我們正在經(jīng)歷一場極端事件。這可能不是極端天氣(如大洪水或颶風(fēng))的傳統(tǒng)定義，但這些時期，在能源氣象學(xué)中被稱為“風(fēng)干旱”，為了可靠地運(yùn)行電力系統(tǒng)，了解這些時期正變得至關(guān)重要。
我和雷丁大學(xué)的同事最近發(fā)表的一項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)，在我們繼續(xù)投資風(fēng)力發(fā)電的同時，考慮每年變化的重要性，以確保我們在這些事件發(fā)生時做好準(zhǔn)備。我們的團(tuán)隊(duì)還表明，中歐上空的高氣壓停滯期(導(dǎo)致長時間的低風(fēng)條件)可能會成為未來電力系統(tǒng)最困難的時期。
IPCC Interactive Atlas, CC BY-SA" style="box-sizing: border-box;">
如果我們將全球變暖限制在1.5攝氏度以內(nèi)，風(fēng)速與1986-2005年相比的變化。藍(lán)色區(qū)域的風(fēng)力較小;地區(qū)在綠色，更多的風(fēng)。來源: IPCC的交互式地圖
氣候變化可能是一個原因
當(dāng)我們考慮氣候變化時，我們傾向于更多地關(guān)注溫度和降雨量的變化，而不是近地表風(fēng)速的可能變化。但在一個將更加依賴風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)中，這是一個重要的考慮因素。
政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的最新報告顯示，由于氣候變化，歐洲上空的平均風(fēng)速將下降8%-10%。值得注意的是，與近地表溫度相比，氣候模式中的風(fēng)速預(yù)估是相當(dāng)不確定的，而且不同模式的模擬通常會顯示出相當(dāng)不同的行為。
我和同事們最近分析了歐洲的風(fēng)速如何根據(jù)六種不同的氣候模型而變化。一些研究顯示，隨著溫度的升高，風(fēng)速增加，而另一些則顯示風(fēng)速下降。更詳細(xì)地理解這一點(diǎn)是科學(xué)研究的一個持續(xù)課題。重要的是要記住，風(fēng)速的微小變化可能導(dǎo)致發(fā)電量的較大變化，因?yàn)闇u輪機(jī)輸出的功率與風(fēng)速的立方有關(guān)(一個立方數(shù)是一個數(shù)字自身的三倍。它們增長得非常快:1,8,27,64等等)。
在上面的地圖中看到的近地表風(fēng)速的減少可能是由于一種叫做“全球靜止”的現(xiàn)象。這可以解釋為寒冷的北極地區(qū)比赤道地區(qū)變暖更快，這意味著冷熱地區(qū)之間的溫差更小。這種溫差通過一種叫做熱風(fēng)平衡的現(xiàn)象推動了全球范圍內(nèi)的大規(guī)模風(fēng)。
與所有的風(fēng)力發(fā)電是解決我們的能源需求,在螺旋天然氣價格和COP26倒計時,最近風(fēng)干旱明顯提醒變量形式的一代是如何,它不能被唯一投資一個可靠的未來能源網(wǎng)。將風(fēng)能與太陽能、水力發(fā)電等其他可再生資源結(jié)合起來，以及明智地管理我們的電力需求的能力，在像今年夏天這樣沒有風(fēng)的時候，將是至關(guān)重要的。
