Nature Energy | 量化气候变化和极端气候事件对能源系统的影响

文摘   财经   2024-08-03 10:10   湖北  

量化气候变化和极端气候事件对能源系统的影响

PART1
原文信息

原文信息:

Perera, A. T. D., Nik, V. M., Chen, D., Scartezzini, J.-L., & Hong, T. (2020). Quantifying the impacts of climate change and extreme climate events on energy systems. Nature Energy, 5(2), 150–159.

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41560-020-0558-0.


PART2
原文摘要

气候引发的极端天气事件和天气变化将影响能源需求和能源供应系统的韧性。由于未来天气事件的不可预测性,极端事件对能源系统的具体潜在影响一直难以量化。论文开发了一种随机鲁棒优化方法,来考察低影响波动和极端事件的影响。将该方法应用于瑞典的30个城市,并考虑13种气候变化情景。结果表明,因气候变化带来的不确定性在可再生能源潜力和需求方面可能导致显著的性能差距(电网整合差距高达34%),极端天气事件导致的电力供应可靠性下降(高达16%)。论文的结果显示对气候变化影响的适当量化将确保能源系统的稳健运行,并使大多数城市的可再生能源渗透率超过30%。



PART3
主要观点
(1)极端LPHI和非极端HPLI天气事件对城市能源系统产生影响。在LPHI背景下,在寒冷季节1-2月和10-12月和温暖季节5-9月,能源需求分别由于极端加热ECY和冷却EWY需求而增加,仅为典型条件设计的能源系统可能无法满足极端气候条件下的需求,从而导致许多不利后果。除LPHI外,HPLI事件由于其发生的概率高于极端条件,对能源系统的长期性能影响很大,其也应考虑在城市能源系统优化过程中。

(2)HPLI事件对于能源系统的影响。在只考虑HPLI情景下,瑞典四个不同气候带城市的电网整合水平显著提高,其中,Hudiksvall整合可再生能源技术的潜力高达34.5%。但是,由于忽略了LPHI事件,能源系统的负荷损失概率和性能差距增加,可靠性出现显著下降最高可达16%,造成潜在损失。

(3)LPHI事件对于能源系统的影响。随着可再生能源技术渗透率的提高,LPHI事件的影响变得越来越具有挑战性。在只考虑LPHI情景下,能源系统具有高净现值和低可再生渗透率水平。因此,仅考虑LPHI事件将无法支持可再生能源整合过程。

(4)瑞典的可再生能源整合。通过对瑞典四个气候带30个城市的研究发现:四个气候带可再生能源整合潜力明显不同。在第3、4气候带,整合光伏和风力等可再生能源技术的潜力远远超过目前的装机容量,可以充分利用这些资源。因此,尽管气候引起的不确定性和极端事件可能会挑战可再生能源整合,但升级用于设计分布式能源系统的方法可以帮助提高可再生能源整合,使其超过瑞典大多数主要城市年需求的30%。


PART4
政策启示
(1)气候变化引起的气候长期模式的变化到短期极端条件的变化都会影响城市能源系统。基于典型天气条件的计算可以反映气候变化逐渐的变化过程,但极端气候事件也不容忽视。

(2)在设计能源系统时,需要考虑气候变化引起的HPLI并进行量化,将其纳入能源系统设计过程。应使用多种未来气候情景,使分析能够考虑气候引起的能源不确定性,这将有助于将必要的偏差和极端气候引入能源系统设计的优化过程。

(3)在设计分布式能源系统时,考虑HPLI和LPHI事件是非常重要的。量化气候变化的影响并适当调整能源系统设计将有助于在保证稳健运行的同时将可再生能源比例提高到30%。

撰稿:李   琴
稿沈一帆

(封面图片链接:https://blog.sciencenet.cn/blog-528739-1243290.html

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