如果欧洲国家在风能领域进行更好的合作风能输出的波动将较小

2019-10-21 08:24:10

人们普遍批评可再生能源的发展是因为欧洲发电中与天气有关的波动不断增加。一项新的研究表明,这主要归因于天气的多变性,而不是由于未能考虑整个大陆的大规模天气状况:许多欧洲国家正单方面遵循国家战略以扩大风能发电能力,而又不顾自己的后院。

但是,最好是各个国家共同努力,并在目前很少使用风能的其他欧洲地区促进风电能力的扩大。整个非洲大陆的平衡能力将有效地减少当前影响风速的各种天气条件引起的极端波动。这是苏黎世联邦理工学院和伦敦帝国学院的一组天气和能源研究人员在一项新研究中得出的结论,该研究刚刚发表在《自然气候变化》杂志上。

结合天气数据和生产能力

研究人员通过将过去30年欧洲范围内大规模天气状况的数据与风能和太阳能发电数据相结合,进行了研究。这利用了苏黎世联邦理工学院开发的Renewables.ninja平台,用于基于历史天气数据模拟欧洲的风力和太阳能发电场的输出。作为提高科学透明度和开放性的努力的一部分,该开放式仿真工具可供全世界任何人使用。

研究人员使用这些数据来模拟风能如何与欧洲七个流行的“天气状况”相关联,以及随着风能容量的进一步扩大而变化。这些天气状况解释了为什么欧洲风力发电遭受持续几天的波动。

一些政权的特征是,飓风从大西洋滚滚而来,将强风吹到西欧,但伴随而来的是东部同时出现的平静状况。其他政权认为大西洋天气较为平静。但与此同时,南欧和北欧北部的风速一直在增加。

苏黎世联邦理工学院大气与气候科学研究所的主要作者克里斯蒂安·格兰姆斯解释说:“几乎没有天气情况,整个大陆没有风,因此整个欧洲都没有风力发电的潜力。”

但是,当今的风电场在欧洲分布不规则,主要分布在北海接壤的国家。这导致风力发电不均,因为大多数容量安装在天气条件相似的邻国。这意味着,如果像2016/17冬季那样,稳定的高压系统导致北海停滞几天甚至几周,那么整个欧洲的风力发电量将急剧下降。

合作将弥补波动

各国遵循其自身的扩大风力发电的国家战略,将加剧欧洲电力系统的问题,这将进一步将容量集中在北海地区。这将导致更大的波动:在有利的风力条件下的高产量与停产期间的低产量之间的差异可能高达100吉瓦-与100个核电厂的产能大致相同-并且必须制造在几天之内就可以使用或保留。

如果欧洲国家基于对大陆规模天气状况的理解进行合作并建立未来的风电场,则未来风能的波动可以稳定在目前的20吉瓦左右。巴尔干,希腊,地中海西部和斯堪的那维亚北部都是潜在的地点。

例如,如果高压导致北海出现平静,这些位置都将有足够的风。同样,如果稳定的高压地区减缓了地中海的风力发电,则北海周围的风力发电场将产生足够的电力。合著者Iain强调:“这就是为什么希腊或保加利亚等国的风力发电能力可以与欧洲目前的风力发电场形成宝贵的平衡。但是,这将需要对具有风力发电潜力的国家的规划策略进行范式转变。”来自伦敦帝国学院的Staffell。

蓄电不可行

作者说,要在几天之内波动以平衡这些多天的波动(例如,用阿尔卑斯山中的电池或抽水蓄水的湖泊)将是很困难的,因为在该地区没有足够的存储容量。在可预见的未来。当前的存储技术更适合补偿几个小时或几天的较短波动。

而且,风电场的更广泛的地理分布还需要扩展输电网络。但是,这样的泛欧洲可再生能源系统仍然可以为瑞士提供机会,使其更经济地利用其水电发电能力,以弥补短期波动。

需要政治意愿和网络扩展

使用太阳能来弥补几天内的差距最多只能在区域层面上发挥作用。研究人员说,为了补偿整个欧洲的波动,太阳能容量必须增加十倍。

苏黎世联邦理工学院环境决策研究所的合著者Stefan Pfenninger解释说:“平静时,阳光经常会照耀着,但在冬季,中欧和北欧通常没有足够的阳光来利用太阳能电池板发电”。因此,随着太阳能容量的大幅度扩张来补偿风能波动几乎没有意义。

现在,研究人员希望能源生产商和网络运营商以及政府和政界人士将听到这些新发现,并更好地协调整个欧洲的计划和电网扩展。

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