溫州網(wǎng)氣候變化訊，除非出了問題，世界各地的電網(wǎng)運營商一直在努力平衡電力需求和電力供應(yīng)，靈活的存儲和電網(wǎng)升級是將大量可再生能源納入電網(wǎng)的關(guān)鍵。

這意味著要密切關(guān)注發(fā)電站、太陽能發(fā)電廠和風(fēng)力渦輪機。這意味著看天氣預(yù)報來預(yù)測人們什么時候會打開暖氣，以及體育迷們什么時候打開冰箱喝半杯。

隨著我們的電力來源從化石燃料轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉?，電網(wǎng)運營商也在改變他們的工作方式。“這是一個巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，”蒙大拿州立大學(xué)電氣工程教授RobMaher說。

在舊模式下，化石燃料在發(fā)電廠里燃燒。這些發(fā)電廠通常建在城市或工業(yè)中心附近的用電地點，并通過上下升降來滿足需求。大量的煤炭、石油和天然氣通過公路、鐵路、運河和海運從礦井或礦井運往發(fā)電廠。

在可再生能源普及率不斷提高的新世界，發(fā)電的地點和時間發(fā)生了變化。太陽能電池板分布在屋頂上，而大型風(fēng)力發(fā)電廠和太陽能發(fā)電廠則建在多風(fēng)和陽光充足的地方，這些地方可能不靠近城市中心。正如氣候延遲者喜歡指出的，太陽并不總是照耀，風(fēng)也不總是刮。

舊的能源安全方式并不完美。由于管道凍結(jié)、運河堵塞、碼頭起火、罷工、沖突和國際制裁，化石燃料供應(yīng)中斷。傳統(tǒng)發(fā)電廠的機械故障會導(dǎo)致大量電力供應(yīng)中斷。

可再生能源在許多方面更具彈性，但也帶來了不同的挑戰(zhàn)，需要不同的解決方案。隨著七國集團（G7）計劃在2035年前徹底實現(xiàn)電力系統(tǒng)脫碳，靈活的存儲和電網(wǎng)升級是關(guān)鍵。

電力儲存

部分答案是儲存太陽光照和風(fēng)吹時產(chǎn)生的能量，以便在沒有陽光的情況下使用。電池能以這種方式儲存能量。這就是你的電池供電遙控器的工作原理，而不依賴任何發(fā)電站或太陽能電池板。

在足夠大的范圍內(nèi)這樣做是一個挑戰(zhàn)。國際能源署估計到2030年，世界需要585吉瓦的電池電量，到2050年達(dá)到凈零電量。目前，這個數(shù)字是17GW。

能源與清潔空氣研究中心分析師張星（音譯）表示，電池技術(shù)目前“還不夠成熟，無法在需要時提供基本電力負(fù)荷”。國際能源機構(gòu)表示，“快速擴大規(guī)模對于解決風(fēng)能和太陽能每小時的變化至關(guān)重要”。

另一種儲電方式是抽水蓄能。當(dāng)電力供應(yīng)充足時，水從較低的水庫抽水到較高的水庫。然后在電力供應(yīng)不足時釋放。它轉(zhuǎn)動渦輪發(fā)電。美國就是這樣商店它95%的能源和能源部說它對電網(wǎng)的可靠性至關(guān)重要。

輸電線路

也可以通過將一個網(wǎng)格連接到另一個網(wǎng)格來管理可變性。因此，如果英國需要購買一些電力，因為沒有風(fēng)，那么它可以從法國購買一些電力，因為那里可能會有電力過剩。

電網(wǎng)通過稱為互連的高壓電纜相互連接。英國與法國、比利時、挪威和荷蘭有聯(lián)系，并正在與丹麥建立新的聯(lián)系。

中國已經(jīng)修建了數(shù)千公里的超高壓輸電線路，將電力從西部的風(fēng)電場和太陽能發(fā)電場輸送到東部大多數(shù)人居住的地方。

最近的普林斯頓大學(xué)報告研究發(fā)現(xiàn)，美國需要將輸電線路的建設(shè)速度提高一倍，以實現(xiàn)其降低通脹法案氣候立法的潛力。

類似地，a報告來自社會和經(jīng)濟進(jìn)步中心的研究發(fā)現(xiàn)，印度需要修建輸電線路，將西部的太陽能和南方的風(fēng)能輸送到全國其他地區(qū)。它發(fā)現(xiàn)，由于印度只有一個電網(wǎng)，這將變得更加容易。

2021年2月，美國德克薩斯州展示了當(dāng)電網(wǎng)未連接時可能發(fā)生的情況。美國監(jiān)管與其他電網(wǎng)相連的電網(wǎng)。為了避免來自華盛頓的監(jiān)管，德克薩斯州的政客們決定不把他們的電網(wǎng)與其他國家連接起來。

然后天氣變得異常寒冷。電力需求猛增，能源基礎(chǔ)設(shè)施凍結(jié)，導(dǎo)致全州停電，德州人在家里瑟瑟發(fā)抖。因為他們的電網(wǎng)沒有與其他州相連，他們發(fā)現(xiàn)購買急需的電力變得更加困難。

雖然這些停電主要是由化石燃料基礎(chǔ)設(shè)施的故障造成的，但教訓(xùn)是孤立的電網(wǎng)是不安全的。

備用發(fā)電機

除了努力提高電網(wǎng)處理可再生能源的能力外，世界各地的許多政府都在尋找不可再生能源來提供備用電力。這可以是任何不受天氣影響的東西，可以被人類上下轉(zhuǎn)動，通常是通過讓他們的渦輪機旋轉(zhuǎn)得更快。

有一些選擇不會導(dǎo)致全球變暖，包括核能和地?zé)崮?。水電易受干旱影響，但只要有足夠的降雨維持水庫水位上行，就可以按需調(diào)度。

污染的選擇包括煤、石油和天然氣等化石燃料。雖然碳捕獲技術(shù)的成本很高，但不能減少碳的儲存對氣候的影響。

政府已經(jīng)證明了一系列基于備用電源的項目的合理性。張說，基于這個原因，中國允許可再生能源開發(fā)商在太陽能或風(fēng)力發(fā)電廠旁邊建設(shè)燃煤發(fā)電站，將這些聯(lián)合項目歸類為綠色能源。

張說，這個想法是，在不需要電力的情況下，燃煤發(fā)電站可以以非常低的發(fā)電率運行。“但是，說實話，你不能太低，”她說，并將其與將烹飪氣體調(diào)低到最低設(shè)置，然后完全熄火相比較。

加州州長加文·紐森的政府已經(jīng)建立當(dāng)可再生能源產(chǎn)量太低無法滿足能源需求時，作為最后手段的天然氣廠和柴油發(fā)電機。

“它們本質(zhì)上就像大型飛機發(fā)動機，”馬厄說。“這樣做的好處是，它們可以很快地上下調(diào)節(jié)。但如果你的目標(biāo)是擁有更多的可再生能源，那么依賴天然氣渦輪機可能不是最理想的結(jié)果。但現(xiàn)在，這是必須要做到的。”

另一方面，南澳大利亞是非常接近證明一個主要由風(fēng)能和太陽能驅(qū)動的電網(wǎng)可以在沒有化石燃料的情況下運行。這家市場運營商去年將天然氣發(fā)電廠的數(shù)量從4家減少到2家，并希望將其減少到1家。

雖然對可再生能源的批評主要集中在太陽不亮或風(fēng)不吹的情況下會發(fā)生什么，但也有另一面。當(dāng)陽光明媚，電力需求低迷時，電網(wǎng)運營商可以廉價出售電力，甚至付錢給企業(yè)或家庭使用。

智能技術(shù)越來越多地允許企業(yè)客戶甚至家庭通過需求響應(yīng)在平衡電網(wǎng)方面發(fā)揮積極作用。

“最重要的是考慮可再生能源的成本效益整合，”E3G研究人員Vilislava Ivanova說。“通過靈活的電力系統(tǒng)，您可以最有效地做到這一點，這將使消費者、供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)運營商能夠更好地管理未來的需求。”