Credit:CC0 Public Domain由北卡罗来纳州立大学的一名研究人员领导的两项新研究提供了一个预览，展示了西海岸的电力消费者在两种不同的未来场景下可能经历的情况:一种是由于气候变化导致的过热使电力供应紧张，另一种是当气候遵循历史趋势时，电网转向可再生能源。在这两种情况下，他们发现电力成本和可靠性仍然容易受到极端天气的影响。“气候变化和极端天气事件对电网的影响，主要是以干旱和热浪的形式，在气候变化下会变得更糟，”北卡罗莱纳州林业和环境资源助理教授Jordan Kern说。“即使西海岸电网从化石燃料转向风能和太阳能，这些极端天气事件仍将影响系统可靠性和电力价格。”
这两项研究发表在《地球的未来》杂志上，预测了不同场景下的未来电力供应和需求。在第一项研究中，研究人员使用计算机模型来模拟气候变化对加州和太平洋西北部当前电网的影响。他们评估了2030年至2060年间11种不同气候情景下电网的价格和可靠性，利用了多种科学模型来研究在化石燃料排放的“最坏情况”和另一种不太严重的情况下气候将如何变化。
科恩说:“即使有一些证据表明，世界将减少化石燃料的排放，足以避免这种情况，最坏的情况也值得考虑。
研究人员发现，夏季和初秋停电的风险更大，这主要是由加州的极端高温造成的，人们在家中降温时对电力的需求很高。他们预计，除了气候变化同时影响两个地区发电的一种情况外，其他所有情况都将出现短缺。
然而，他们指出，这些电力短缺将仍然相对罕见。最坏情况下的最大值是31年来整个西海岸持续72小时的电力供应短缺。
克恩说:“随着天气越来越热，对电力的需求越来越高，我们预计电网会出现故障。“那些极端高温事件将变得更加严重。”
加州的极端高温也会影响太平洋西北部的电力价格和供应。从历史上看，这些地区分享权力。
克恩说:“如果，这是一个很大的‘如果’，历史性的电力交换继续进行，加州由于炎热对电力有很高的需求，这可能会导致太平洋西北电力耗尽，因为他们将无法满足自己的需求。
他们还发现，气候变化可能会通过限制水电供应直接影响太平洋西北部，水电是由水驱动的电力。雪作为储存的能量，所以雪的减少或融雪时间的改变会减少夏季可用的能量。
气候变化对太平洋西北部的最大影响也将发生在夏末或初秋，那时电网已经不堪重负。气候变化导致的9月河流流量的小幅减少，以及夏季电力需求的增加，将足以在太平洋西北部造成更多的短缺事件。然而，他们也预测，仅由于气候对西北太平洋的影响，西海岸范围内的短缺事件是罕见的。
除了可靠性问题，研究人员还发现气候变化会提高电力价格。在气候变化影响加州和太平洋西北部电力供需的最坏情况下，他们预计加州的电力批发价格将达到每小时1000兆瓦的上限，尤其是在夏末。加州的气候变化也会对太平洋西北部的价格产生重大影响。
“当价格涨到每兆瓦时1000美元时，那就是电网敲响了警钟，”克恩说。“他们之所以让电力变得如此昂贵，部分原因是为了激励人们减少消费。”
在第二项研究中，研究人员评估了到2050年电网中增加更多可再生能源的电力价格，同时假设天然气发电厂仍将作为备用。他们比较了每个市场的五种情况:两种情况根据成本改变了太阳能和风能的组合；一种情况是增加更多电池来储存电能；很多人都在采用电动汽车的场景；以及现状趋势。他们评估了这些不同系统在100年代表性的正常和极端天气事件下的电力成本，这些事件可能在历史气候条件下发生，而不会导致额外的气候变暖。
克恩说:“现在有了西海岸电网，我们对它的表现有了一定的了解，因为它非常依赖水力发电——旱季是不好的，雨季是好的。“我们想知道的是:随着西部电网脱碳，增加电动汽车、电池、太阳能和风能，这种情况会改变吗？”
即使使用可再生能源，他们发现极端干旱和高温仍然会推动价格的极端化——在“好”年里，最低价格是由温和的温度和高流量驱动的，最高价格是由极端高温或干旱驱动的。
克恩说:“当你想到最糟糕的年份时，这些情况仍然会受到今天驱动这些事件的因素的驱动:缺水或仲夏的热浪。“增加可再生能源不会改变最糟糕或最好的一年，但它会在中间改变一些事情。”
在加州，风能增加的未来情景导致价格最低，其次是太阳能。在太平洋西北部，风能和太阳能用量最高的场景价格最低。在对电动汽车需求最大的道路上，供应短缺将是最常见的。
克恩说:“随着电网使用更多的风能和太阳能，价格下降，因为它更便宜，而且它推出了天然气。“例外的是，当你对电动汽车的动力有很高的需求时，需求变得如此之高，它会破坏系统。这在我们的模型中非常罕见，但当水不多且有热浪时就会发生。”
科恩说，他们预测的五种情景下温室气体排放量的减少是“保守的”他们的模型显示，到2050年，去碳化率高达50%，而大多数西海岸州都设定了更快实现更实质性转变的目标。
克恩说:“我们的主要发现是，随着电网脱碳，你仍然会受到水和热的影响。“这是一个无法逃避的系统。”
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