气候报告中的八个电力部门

尽管加强了复原行动,预计气候变化导致的极端天气事件将日益威胁国家的能源基础设施,并造成燃料供应和需求失衡,特朗普(Trump)政府11月23日发布的广泛的气候报告表明。

这个第四次国家气候评估(NCA4)由全球变化研究计划(USGCRP)发布的声明清楚其前提是:人类活动向大气中添加二氧化碳的速度远大于自然过程所去除的速度,温室气体(GHG)正在把气候推向一个越来越温暖的状态。“今天,预测未来气候条件的最大不确定性是未来温室气体排放水平,“它说。

虽然评估调查了若干观察到的变化,并评估当前和未来的风险,以便在决策适用于经济时提供信息,基础设施,国家环境,以及人类健康和福祉,它包含专门讨论影响能源供应的气候变化问题的章节,交付,和需求.以下是可以影响电力部门的具体结论。

  1. 能源部门面临变革性的破坏,甚至超出了气候变化的考虑,气候变化的影响产生了新的影响,危险的风险。

评估注意到可靠性,安全性,以及美国的恢复能力。能源系统,已经受到极端天气事件的影响由于气候变化,“它警告说,可靠和负担得起的能源供应是日益面临气候变化和极端天气的危险。”“

随着电力服务的中断,由传输和分配中断引起的,报告强调了燃料供应的脆弱性。虽然煤炭设施金莎线上平台通常在现场储存足够至少30天的燃料,“极度寒冷可能导致燃料储存冻结和火车运输中断。”“

能源部门面临的问题,明确地,将通过其当前的转变而变得更加复杂,这是由政策变化驱动的,市场,以及技术。“随着能源和能源效率工作的不断扩大,天然气和可再生资源正走向前沿,强制改变国家天然气基础设施和电网的设计和运行,“它说。

然而,尽管天然气生成总体上提高了电力系统的灵活性和可靠性,“天然气供应和中游基础设施容易受到破坏。天然气产能对现有管道的挑战,加上新天然气管道选址和建设的一些领域的困难,连同天然气的竞争用途(如家庭供暖),已经造成了过去的供应限制。天然气厂也容易遭受洪水的侵袭。.太阳和风,同样,可能受到极端天气的影响。

9月21日,洪水进入625兆瓦萨顿天然气联合循环电厂的足迹。礼貌:杜克能源

现在,“蓄意行动正在采取措施加强能源安全,可靠性,以及与气候变化影响有关的复原力,包括综合规划,能源技术,以及公私伙伴关系。它还补充说:管理各种燃料储存挑战及其与气候变化的关系,是一个受益于提高认识的主题。”“

报告的结论是,系统的灵活性,可靠性,而复原力通常被逐渐被采用能源效率计划,需求响应程序,传输容量增加,以及采用储能技术的微电网。然而,“要建立一个应对当前和未来风险的气候适宜的能源系统,还有很多工作要做,“它说。

该部门面临的问题是广泛和复杂的。例如,尽管能源部门正在提高能源系统的自动化程度,而这个因素可能有助于减轻极端天气的影响,但没有适当的预防措施,面对网络攻击和其他系统风险的系统脆弱性增加。

  1. 气候变化的影响对能源系统的影响因地区而异,但所有地区都将受到气候变化的影响。

强度更大、海平面上升的飓风对电气造成损害的风险增加,天然气,以及东海岸和海湾沿岸的石油基础设施,这些设施的破坏将产生国家影响。海平面上升和极端天气也可能对夏威夷造成影响。东北部和中西部,与此同时,面对更加频繁和强烈极端降水事件,“这可能增加沿海和内陆能源基础设施遭受洪水的风险。

极端天气和气候变化的潜在影响。资料来源:第四次国家气候评估(NCA4)

  1. 气候变化为电力部门解开了一把双刃剑。

对于电力部门,这些变化既带来了机遇,也带来了威胁。该部门已经看到其他部门——例如电信——电气化的增加,运输(包括电动车辆),银行和金融,医疗保健,紧急响应,和制造业。但是现在所有地区的气温都在上升,它说。

2040岁,在更高的情况下,仅气温上升就可能导致年电力需求增长3%至9%,在较低情景下为2%-7%。这可能是必要的”到2040年,建设发电厂容量增加25%,与没有气候变暖的情况相比。”与此同时,尽管效率有所提高,2040岁,根据预测,全国居民和商用电力支出将增长6%至18%,在较低情景下,4%至15%,在更低的场景下为4%到12%。

对于发电机,有坏消息:高温降低了热电厂的热效率和发电能力,降低了输配电线路的效率和载流能力,“评估说明。这可能成本高昂,并降低可靠性。

能源支出的预测变化。该图显示了在较高情景下,县级平均2080-2099年影响下的能源支出预计中值增长。影响是相对于没有额外的气候变化的变化。资料来源:NCA4,湘等人。二千零一十七

  1. 极端天气的威胁怎么夸大也不为过。

极端天气,包括大风,雷暴,飓风,热浪,严寒期,强烈的雪灾,冰暴,极端降雨会中断能源生产,破坏基础设施,并干扰燃料生产和分配系统。这些事件,造成燃料和电力短缺或价格飙升的,是预计在未来一个世纪里,其频率和严重程度将继续增加。”广泛的能源中断需要几个星期才能完全解决,以相当大的经济代价。”“

  1. 洪水和海平面上升对沿海电厂将是灾难性的。

在全国范围内,海平面上升3.3英尺(1米[米]),哪个是“在极有可能的范围的高端,在2100的低情景下(可能暴露)许多发电厂目前无法承受100年洪水的风险。”这将危及总计25GW的运营或拟议电力容量。海平面上升可使设施暴露数量增加6%~60%。取决于飓风的情况和强度。

在大西洋和墨西哥湾沿岸的东南部,1级风暴可能暴露69座发电厂,而5类风暴则会暴露291。在佛罗里达州和特拉华州,海平面上升3.3英尺将使脆弱的植物数量增加一倍,佛罗里达州11千兆瓦的容量和特拉华州0.8千兆瓦的容量面临风险。在德克萨斯,脆弱的产能可能增加三倍以上,使额外的2.8GW面临风险。

沿海变电站也将大量暴露。例如,在佛罗里达州东南部,在更高的情景下,遭受3类风暴洪水影响的主要变电站的数量到2050年可能增加一倍以上,到2070年可能增加三倍。

  1. 最近暴风雨造成的修理费用是天文数字。

超级风暴桑迪使康·爱迪生和公共服务公司电气和天然气公司损失超过20亿美元(按2014年美元计算)。在飓风伊尔玛和玛丽亚摧毁了波多黎各的电力系统后,重建这些系统可能需要花费170亿美元(2017美元)。

  1. 气候变化威胁到发电厂的供水。

环境温度的升高会使水温升高,这将降低发电厂的效率,并可能迫使发电厂减产或关闭,以符合排放温度规则,正如今年夏天,在世界各地的几家核电站都显而易见。.水温升高会严重影响产量。到2050年,河水冷却的潜在发电厂将从7.3%下降到13.1%,分别在低情景和高情景下,评估显示。

此外,水可用性降低将对水电产生不利影响,特别是在西部以积雪为主的小流域,山区积雪量的减少会影响河流水位。“例如,严重的,延长的干旱导致加利福尼亚州2015年的水力发电产量与过去20年的平均年产量相比下降了59%,“它指出。

  1. 弹性将是关键。

采取措施提高恢复力似乎是最合理的缓解措施。金莎线上开户工业界和各级政府已经采取重大步骤来改善弹性,以及制定量化指标来评估与这些措施相关的经济和能源安全效益。“能源公司,公用事业,系统操作员越来越多地使用高级数据,建模,以及支持一系列评估和规划活动的分析,“评估说明。尽管不确定性继续阻碍基础设施投资规划,现在正在开发先进的工具,以帮助告知平衡成本和风险暴露的决定。与此同时,长期资本扩张战略越来越多地考虑系统运作和供应链的弹性,以及互助努力的潜力。

同时,准确的负荷预测和发电规划现在需要同时考虑极端天气和气候变化,“它指出。规划新的沿海基础设施,例如,必须考虑到海平面上升和洪水风险,而新建燃气发电厂的资源计划必须考虑中断供应。

“例如,天然气发电厂无法在现场储存燃料,这导致能源供应商探索各种弹性选项,例如与燃油共燃,可以更容易地存储;改善发电机之间的信息共享和协调,天然气供应商,管道操作员;而且,确保提供更灵活的资源,用于减轻与天然气燃料风险有关的不确定性,“它说。

最后,每当暴风雨或极端事件发生时,经验教训证明是有价值的,私人和公私伙伴关系正越来越多地用于共享信息和协调行动。电力公司,例如,已经开始采取强化措施。这些包括增加自然或物理屏障以提升,封装,防水的,或者保护易受洪水影响的设备;加强易受风损资产;增加或改进冷却或通风设备,以改善在干旱或极热条件下的系统性能;增加冗余以增加系统对中断的弹性;以及部署分布式发电设备(例如太阳能,燃料电池,或小型热电联产发电机;储能,以及具有孤岛能力的微电网(隔离本地的能力,在停电期间自给电网)以保护关键服务免受普遍停电的影响,同时促进提高能源效率和相关电器标准。”“

但是仍然可以改进,它说。关键障碍之一是缺乏对地方一级气候变化的可靠预测以及对能源资产的相关风险,以及缺少国民,区域的,或者采取具有成本效益的本地风险降低策略。”它还敦促探索部门之间的弹性联系,例如在水和能量之间,确定弹性解决方案的共同利益,并告知具有成本效益的弹性策略。

评估还敦促人们更加关注国家老化的能源设备。报告指出,大多数能源基础设施可以追溯到20世纪;70%的电网输电线路和电力变压器已有25年以上的使用年限;发电厂的平均年龄大于30岁。“能源系统的组成部分具有广泛变化的年龄和条件,并且没有被设计成在本世纪预计的极端天气条件下服务,“它说。

关于国会要求的评估

根据1990年的《全球变化研究法》,该评估是国会要求的。根据法律,USGCRP-一个促进13个联邦成员机构之间合作的联邦项目,包括能源部(DOE)和环境保护署(EPA)在内,必须至少每四年向国会和总统提交一份报告。报告必须分析当前的趋势——两者兼有”人为的和全球变化,“以及它们对能源生产和能源使用的影响,自然环境,土地和水资源,运输,人类健康和福利,人类社会系统,以及生物多样性。

NCA4将主题分成两卷。第1卷(气候科学特别报告),去年发布的,描述气候变化如何影响整个美国地球物理系统的基础科学。而第2卷着重于国家主题,注意观察和预测风险,影响,以及可能的风险降低,以及不同缓解途径下的意义。国家海洋和大气管理局(NOAA)领导了报告的编写,但它是由300名志愿的联邦和非联邦专家组成的小组开发的。它的发展包括在40多个城市举办一系列区域参与讲习班,与听力课程一起,网络研讨会,以及公众评论期。

-圣帕特尔是一个POWER关联编辑器(@.lcpatel,@POWERmagazine)