能源系統期待更強氣候洞察力

2025-3-18 10:56 來源: 中國能源網 |作者: 李麗旻

近日,世界氣象組織、國際可再生能源署和歐洲中期天氣預報中心共同發布《2023年回顧:氣候驅動的全球可再生能源潛在資源和能源需求》報告(以下簡稱“報告”),聚焦全年地表溫度刷新當時最高紀錄的2023年,該報告發現厄爾尼諾、拉尼娜等氣候現象對風速、太陽輻射、降水等都造成顯著影響,在全球風電、光伏等可再生能源加速部署的背景下,能源系統的氣候敏感度愈加凸顯。

報告強調,全球能源系統加速向清潔低碳轉型,要確保能源系統的可靠性和韌性以及完善電力需求和供應規劃,提高天氣和氣候洞察力正變得日漸重要。

氣候變化觸發風光波動

2023年是氣候變化問題獲得前所未有關注的一年。根據世界氣象組織數據,2023年,全球溫室氣體濃度、地表溫度、海洋熱量和酸化、海平面上升、南極海冰面積和冰川消融等多項氣候變化指標均創下新紀錄。

在全球能源系統可再生能源占比不斷增長的當下,能源系統也愈加“靠天吃飯”,2023年的可再生能源表現為未來能源系統發展提供了不少經驗和教訓。報告指出,通過監測2023年風電、光伏、水電等可再生能源容量系數,研究發現各類可再生能源發電水平與氣候變化現象高度相關,盡管不同地區、不同可再生能源技術的發電情況存在一定差異,但可再生能源發電表現整體出現顯著波動。

與1991年至2020年平均水平相比,2023年,太陽能光伏發電容量系數異常水平相對有限,波動幅度不到10%,尤其是受厄爾尼諾條件驅動,2023年光伏發電水平超出預期。在厄爾尼諾現象影響下,南美洲太陽能光伏容量系數提升了3.9%,在巴西,總裝機容量為37吉瓦太陽能光伏電站因此多發了3太瓦時電力。

風力波動相對更為明顯,2023年,全球風力發電容量系數異常水平達到15%。在非洲南部、東亞、歐洲中東部等地區,風速變化導致風力發電水平高于預期,而在南美、中東等地區,風速波動導致風力發電容量系數下降了4%至8%。以印度為例,2023年該國風力發電裝機超過40吉瓦,但受氣象條件影響,發電容量系數降低,發電量與往年平均水平相比減少了7太瓦時。

多重因素危及能源可靠性

在報告作者看來,不論是在高于平均值干燥條件下的太陽能發電、在從拉尼娜轉向厄爾尼諾條件的風力發電,還是降水波動影響下水力發電,氣候對電力供應和需求都有直接影響。

報告也指出,氣候變化對不同區域影響也不同,2023年,厄爾尼諾現象雖然讓太陽能光伏發電量超出預期,但也導致部分高度依賴水電地區因降水減少而缺電。整體來看,全球范圍內的氣候變化正為全球能源系統敲響警鐘。

不過,氣候變化對能源可靠性的影響不止于此?!蹲匀弧冯s志也在近期發布最新研究表明,根據每小時氣象數據以及歷史趨勢分析,1980年以來,全球范圍內極端缺電事件發生的頻率、時長和強度都有所增長。1980年至2022年期間,后22年能源系統缺電事件時長較前20年增加了4.1小時,而這一影響也存在明顯的地域差異。

國際能源署也在2025年電力報告中指出,從冬季極端嚴寒到極端熱浪,尤其如果疊加干旱、電廠故障等因素,可能對電力系統造成巨大壓力。2024年,美國因冬季嚴寒有超過80萬戶電力消費者用電受到影響,影響范圍多達12個州,愈加頻繁的颶風天氣更讓美國多地電力基礎設施受到威脅。

國際能源署認為,極端天氣發生頻率和強度的增加都對電力系統可靠性帶來挑戰,不僅造成需求側大幅波動,更是讓發電側充滿了不確定性。

氣候洞察力或成必須

根據報告預測,到2030年,全球風力發電裝機容量將達3000吉瓦,太陽能光伏發電裝機容量有望擴大至5400吉瓦,水電裝機容量則將達到1500吉瓦,可再生能源在能源系統中將發揮舉足輕重的作用。

在此背景下,氣候變暖雖然對能源系統帶來挑戰,但這同樣帶來了前所未有的發展機遇。報告提出:“將氣候洞察力融入能源規劃會使發電更為可靠,有助于預測季節性需求高峰,增強未來基礎設施發展的適應性。”

報告強調,理解氣候變化因素對各類可再生能源發電水平的影響,對維護能源系統韌性至關重要,類似拉尼娜和厄爾尼諾的大規模氣候現象正在重塑全球能源系統。為此,各國應加強氣候洞察力,在規劃能源系統之初就考慮到各類氣候現象的影響,同時應設計更為靈活的能源市場結構,確保電力市場能夠高效率使用可再生能源,并為需求側提供靈活的解決方案。此外,能源系統也應盡可能實現多元化,深度融合太陽能光伏、風電、水電以及其他新興能源技術,提高能源系統韌性。

另外,報告還呼吁加強全球合作,系統性收集和分享相關數據,更好地建立能源模型,共同應對氣候變化挑戰。

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