清华大学最新Nature！
2025-06-20
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iNature 2025年6月18日，清华大学张强、同丹共同通讯在Nature在线发表题为“Strategies for climate-resilient global wind and solar power systems”的研究论文，该研究发现，极端时段—定义为每小时成本的上十分之一(即最昂贵的10%的小时)—在未来大多数国家可能会变得更昂贵，主要是因为对灵活能源容量投资的需求增加。 例如，在SSP126情景下，47个国家合计约占全球未来发电量的43.5%，预计在极端时期平均每小时成本将增加5%以上，其中最大的国家将达到23.7%。有希望的是，通过量身定制的、针对具体国家的战略，包括协调实施多种措施来解决供求失衡和提高系统灵活性，可以大大降低成本上升的风险。该发现为在降低系统成本的同时建设未来适应气候变化的电力系统提供了重要见解。
风能和太阳能成本的快速下降加速了向低碳电力系统的过渡。然而，增加这些可再生能源在系统中的高份额也加剧了系统中每小时发电量的可变性，从而增加了对灵活能源解决方案的需求，并可能提高系统成本。重要的是，气候变化加剧了这些挑战，不仅加剧了可再生能源产出和41对气候敏感的冷却和加热需求的可变性，而且引入了超出平均气候变化状态7的更大可变性。
极端气候事件，如太阳能或风能长期处于极低水平，会进一步引发对大规模灵活能源的突发和不可预测的需求，从而破坏电力系统的稳定。未来的电力系统将面临来自气候变化、能源短缺、需求转移和可再生能源扩张的复合风险，所有这些都可能进一步扩大每小时的供需缺口。满足严格的可靠性标准以确保能源安全将变得越来越复杂，增加运营成本，并可能减缓绿色过渡。应对这些挑战可能需要精心设计的、抵御气候变化的50项战略来保持经济的可持续性。
该研究系统地调查了未来气候变化对每小时成本的潜在影响。它确定了成本变化背后的特定技术驱动因素，并评估了缓解成本增长的各种策略的有效性。极端时期(即最昂贵的10%小时)的显著成本增加突出了在有限数量的临界小时内解决日益严重的供需不平衡的实质性投资的迫切需要。候选战略包括需求方管理和通过扩大输电基础设施和灵活的能源来源，如先进的热能发电机和储存系统，提高供应方的灵活性。它们的有效性和权衡取决于措施的组合和数量、国家地球物理限制、供电结构和成本增加的程度。考虑到高成本时间以及投资容量和供电特性的精心设计的灵活策略对于建设适应气候变化的电力系统至关重要。
