建设电网2.0以适应可再生能源

这篇文章首次发表于气候中心。

如果美国像修建州际高速公路系统那样，大力发展太阳能和风能技术，那么发电产生的二氧化碳排放量将在未来15年内减少78%。

这是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)周一发表在《自然气候变化》(Nature Climate Change)上的一项研究得出的结论。该研究表明，一个连接全国风能和太阳能发电场的跨大陆输电线路新系统是大幅减少美国发电厂排放的关键。

美国国家海洋和大气管理局地球系统实验室的退休主任、该研究的第一作者亚历山大·麦克唐纳说，天气发生在非常大的规模上，任何捕捉阳光和风的系统都必须建立在与之匹配的规模上。麦克唐纳说，建立这样的系统就像建立一个新的州际高速公路系统，但由于气候变化，风险更高。

现有的电网不是用来处理太阳能和风能的。

麦克唐纳说:“研究表明，现在有机会开始非常认真地减缓(排放)。”“风能和太阳能的时断性太大，或者风能和太阳能太贵，或者我们必须等待突破性进展的想法，这项研究表明这是不正确的。”

主要由燃煤电厂发电是全球最大的二氧化碳排放源，导致气候变化。发电厂的温室气体排放量约占美国总排放量的31%。奥巴马政府的气候目标清洁能源计划到2030年，发电厂的排放量在2005年的基础上减少32%。

从化石燃料转向可再生能源被认为是对现有电网的挑战，因为现有电网不是用来处理太阳能和风能的。可再生能源只有在有阳光、有风的时候才会间歇性地流入电网。电池被认为是解决这个问题的一种方法，因为它们可以在晴天或刮风的时候储存电能，然后在晚上或天气平静的时候将电能释放到电网中。

美国国家海洋和大气管理局研究小组的研究表明，完全利用风能和太阳能可能并不需要电池。关键是把可再生能源放在最好的地方，在一天的任何时候利用风能和太阳能。

该团队使用一个复杂的计算机模型来模拟理想的系统来产生稳定的可再生能源流。其结果是一个横跨大陆的高压输电线路的全新系统。

主要由燃煤电厂发电是全球最大的二氧化碳排放源，导致气候变化。

风能和太阳能发电厂将遍布美国各地除了一些天然气发电厂外，还有现有的核电站和水力发电厂作为补充。每个电厂都将接入新的直流电网，使电力在每个地区之间流动。

该研究指出:“随着联网系统规模的扩大，风能和太阳能(光伏)发电量也在增加。”“电力成本会随着区域面积的增加而降低，因为系统可以获得更偏远、更丰富的资源。”

新系统将以每千瓦时10美分的价格提供可再生能源，假设到2030年可再生能源的成本将低于天然气发电，碳排放量将比1990年的水平减少78%。如果可再生能源的成本继续高于天然气，那么到2030年，碳排放将减少33%，每千瓦时的成本为8.6美分。2012年，每千瓦时的电费是9.4美分。

斯坦福大学土木工程系教授在另一篇论文中表示马克·z·雅各布森他写道，其他任何一项研究都没有考虑过风能和太阳能发电的局限性，因为它们无法储存所产生的电力。他说，美国国家海洋和大气管理局的研究“突破了极限”，表明现有的可再生能源发电技术和新的输电线路几乎可以消除化石燃料发电及其排放，使美国的气候目标触手可及。

杰里米·费尔斯通无碳电力集成中心的主任,特拉华大学的也与研究中,说这表明这个国家很容易可以实现碳减排要求的清洁能源计划,政府投资于电力传输可以赚很多进步减排没有给碳定价。

费尔斯通说，这样一个系统不太可能在2030年前建成，因为那些可能反对可再生能源传输系统的州对如何和在哪里建造有太多的控制权。