风能与太阳能骤降，电网规划需要新思路

这项新研究的重要之处在于，它表明仅仅扩建风电场和太阳能电站并不足够：规划者还必须让电网有能力应对由天气引发的快速下降，因为这类下降可能使可用发电量连续数日维持在低位。对公众而言，实际影响是，供电可靠性和电力成本还将取决于储能、输电、备用资源以及转移用电时段的能力。

研究人员把这类过程称为“能源骤旱”：风能或太阳能资源异常迅速下降，随后潜在发电量至少连续三天处于极低水平。当风能和太阳能同时低迷时，就形成复合事件，也就是两种通常能够互补的能源在同一时期都失去可用性。

研究团队把第六阶段耦合模式比较计划（CMIP6）中的气候变量转化为逐日容量因子序列。CMIP6是一套国际气候模型集合；容量因子则是估算或观测到的发电量除以最大可能发电量。在这项研究中，容量因子由气候变量估算得出。低值被定义为1985年至2014年期间最低的10%，而最初的降幅还必须属于历史记录中最快的10%。

随后，作者把这一基准与SSP1-2.6进行比较；该情景用于探索一个排放相对较低的未来。结果显示，事件的预计持续时间在风能方面增加25.6%，在太阳能方面增加29.8%。复合事件的增幅则达到155.7%：如果把各序列的历史持续时间记为指数100，相应数值将分别升至125.6、129.8和255.7。

研究还把预测结果与现有基础设施进行了交叉分析。目前约70.8%的风能和太阳能装机容量位于地图网格中，而模型显示，这些网格内此类事件的发生频率和持续时间都将增加。这个比例衡量的是装机容量在空间上的暴露程度，并不意味着其中同等比例的电站必然会停止发电。

为了把气候影响转化为电网运行结果，研究人员将这些序列输入电力调度模型。电力调度模型是一种数学系统，它在各种约束条件下选择如何组合不同电源和资源，以最低成本满足需求。在模拟中，这类事件伴随着更多未满足电量——即模型中的系统无法供应的需求——同时需要更高的灵活性，并带来更高成本。

灵活性是快速调整供给、用电或储能以维持电网平衡的能力。它可以来自发电备用、储能、在不同地区间输送电力的线路，以及需求响应；需求响应指通过补偿机制，鼓励消费者在关键时段推迟或减少用电。研究结果有助于判断，要熬过持续数日的发电骤降，必须提前规划多少此类资源。

新建电站的选址也因此成为决策的一部分。研究指出，在仍符合气候目标和可用技术潜力的前提下，优先选择预计风险增幅较小的地区，可以降低暴露程度。这样一来，规划问题就不再只是要安装多少额定容量，还要考虑整个电力组合在快速下降期间究竟能够交付多少电量。

这幅全球图景涵盖了差异很大的电网、市场和技术，而SSP1-2.6描述的是一种可能情景，并非未来事件的时间表。研究衡量的是持续时间、地理暴露和模拟电网所承受的压力，并没有计算某座城市发生停电的风险。其运行层面的启示是，规划者需要根据各地区实际可用的资源，检验真实电力系统能否承受多日持续的风光联合低谷。