隨著能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽靠稍偕茉春碗姎饣瘉砭徑鈿夂蜃兓?，它們遇到了能源供?yīng)和需求的年際變化性更強(qiáng)的問題。然而，大多數(shù)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃都依賴于單一天氣年，可能缺乏穩(wěn)健性。

2024年12月16日，丹麥奧胡斯大學(xué)Ebbe Kyhl G?tske研究員在國際知名期刊Nature Communications發(fā)表題為《Designing a sector-coupled European energy system robust to 60 years of historical weather data》的研究論文，Ebbe Kyhl G?tske研究員為論文通訊作者兼第一作者。

Ebbe Kyhl G?tske，丹麥奧胡斯大學(xué)研究員。其主要研究方向為能源系統(tǒng)、可再生能源、水力發(fā)電、氣候變化等。

在本文中，作者優(yōu)化了在62個不同天氣年份二氧化碳（CO₂）凈零排放情況下，歐洲能源系統(tǒng)的容量布局。

作者每隔一個天氣年份就修正布局并優(yōu)化其運(yùn)行，以評估資源充足性和CO₂排放量。分析顯示，不同天氣年份的系統(tǒng)總成本存在±10%的變化。

事實證明，多年來針對復(fù)合天氣事件而設(shè)計的布局更加穩(wěn)健，與1990年的水平相比，實現(xiàn)了99.9%的資源充足率和每年-0.5%的凈負(fù)CO₂排放量。

受CO₂稅監(jiān)管的CO₂排放備用發(fā)電提供了一種經(jīng)濟(jì)的增強(qiáng)穩(wěn)健性的措施。它僅略微增加排放量，使所有布局的平均排放量保持在1990年水平的1%以下。

作者的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)政策制定者和能源利益相關(guān)者需要在未來基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃中考慮年際天氣變化。

圖1：每個設(shè)計年的總年系統(tǒng)成本

圖2：未供電量和CO₂排放量

圖3：帶有LOLE和資源充足度指標(biāo)的未供電持續(xù)時間曲線

圖4：每個運(yùn)行年份的CO₂排放量

圖5：具有挑戰(zhàn)性的運(yùn)行年份的風(fēng)能資源

圖6：年未供電量的地理分布

圖7：節(jié)點(diǎn)電力發(fā)電能力和H₂基礎(chǔ)設(shè)施

圖8：水電站填充水平的季節(jié)性限制

綜上，作者研究了在不同天氣年份下，如何設(shè)計一個與多個能源部門耦合的、能夠抵御歷史天氣數(shù)據(jù)中60年變化的歐洲能源系統(tǒng)，并優(yōu)化其在凈零CO₂排放下的容量布局。

本研究強(qiáng)調(diào)了政策制定者和能源利益相關(guān)者在未來基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃中考慮年際天氣變化的必要性，并提供了一種方法來評估和優(yōu)化能源系統(tǒng)在面對極端天氣事件時的性能和排放。

這項研究為歐洲乃至全球的能源系統(tǒng)規(guī)劃提供了一個框架，有助于決策者制定更具彈性和可持續(xù)性的能源政策，以應(yīng)對氣候變化和天氣變異帶來的挑戰(zhàn)。

G?tske, E.K., Andresen, G.B., Neumann, F.?et al.?Designing a sector-coupled European energy system robust to 60 years of historical weather data.?Nat. Commun., (2024).?