氣候變化可能會加劇未來風(fēng)能和太陽能比例較高的電力系統(tǒng)中供需不匹配的頻率和嚴(yán)重性。

2025年6月18日，清華大學(xué)張強(qiáng)、同丹共同通訊在Nature在線發(fā)表題為“Strategies for climate-resilient global wind and solar power systems”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)，極端時段—定義為每小時成本的上十分之一(即最昂貴的10%的小時)—在未來大多數(shù)國家可能會變得更昂貴，主要是因為對靈活能源容量投資的需求增加。

例如，在SSP126情景下，47個國家合計約占全球未來發(fā)電量的43.5%，預(yù)計在極端時期平均每小時成本將增加5%以上，其中最大的國家將達(dá)到23.7%。有希望的是，通過量身定制的、針對具體國家的戰(zhàn)略，包括協(xié)調(diào)實施多種措施來解決供求失衡和提高系統(tǒng)靈活性，可以大大降低成本上升的風(fēng)險。該發(fā)現(xiàn)為在降低系統(tǒng)成本的同時建設(shè)未來適應(yīng)氣候變化的電力系統(tǒng)提供了重要見解。

風(fēng)能和太陽能成本的快速下降加速了向低碳電力系統(tǒng)的過渡。然而，增加這些可再生能源在系統(tǒng)中的高份額也加劇了系統(tǒng)中每小時發(fā)電量的可變性，從而增加了對靈活能源解決方案的需求，并可能提高系統(tǒng)成本。重要的是，氣候變化加劇了這些挑戰(zhàn)，不僅加劇了可再生能源產(chǎn)出和41對氣候敏感的冷卻和加熱需求的可變性，而且引入了超出平均氣候變化狀態(tài)7的更大可變性。

極端氣候事件，如太陽能或風(fēng)能長期處于極低水平，會進(jìn)一步引發(fā)對大規(guī)模靈活能源的突發(fā)和不可預(yù)測的需求，從而破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。未來的電力系統(tǒng)將面臨來自氣候變化、能源短缺、需求轉(zhuǎn)移和可再生能源擴(kuò)張的復(fù)合風(fēng)險，所有這些都可能進(jìn)一步擴(kuò)大每小時的供需缺口。滿足嚴(yán)格的可靠性標(biāo)準(zhǔn)以確保能源安全將變得越來越復(fù)雜，增加運(yùn)營成本，并可能減緩綠色過渡。應(yīng)對這些挑戰(zhàn)可能需要精心設(shè)計的、抵御氣候變化的50項戰(zhàn)略來保持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性。

全球氣候彈性電力系統(tǒng)的分析框架（圖源自Nature）

該研究系統(tǒng)地調(diào)查了未來氣候變化對每小時成本的潛在影響。它確定了成本變化背后的特定技術(shù)驅(qū)動因素，并評估了緩解成本增長的各種策略的有效性。極端時期(即最昂貴的10%小時)的顯著成本增加突出了在有限數(shù)量的臨界小時內(nèi)解決日益嚴(yán)重的供需不平衡的實質(zhì)性投資的迫切需要。候選戰(zhàn)略包括需求方管理和通過擴(kuò)大輸電基礎(chǔ)設(shè)施和靈活的能源來源，如先進(jìn)的熱能發(fā)電機(jī)和儲存系統(tǒng)，提高供應(yīng)方的靈活性。它們的有效性和權(quán)衡取決于措施的組合和數(shù)量、國家地球物理限制、供電結(jié)構(gòu)和成本增加的程度。考慮到高成本時間以及投資容量和供電特性的精心設(shè)計的靈活策略對于建設(shè)適應(yīng)氣候變化的電力系統(tǒng)至關(guān)重要。

參考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09266-7