清華新聞網(wǎng)3月23日電 近日，清華大學(xué)交叉信息研究院于洋課題組與合作者發(fā)現(xiàn)在有核電的地區(qū)，風(fēng)電和光伏的發(fā)展會(huì)造成一段時(shí)間內(nèi)的碳排放上升。研究發(fā)現(xiàn)到2030年前，由于風(fēng)電光伏的增長(zhǎng)，在美國(guó)的兩個(gè)主要電力市場(chǎng)中將因擠出核電而累積造成接近1.4億噸的額外溫室氣體排放。風(fēng)電和光伏普遍被認(rèn)為是零碳排放的發(fā)電技術(shù)。因此，推動(dòng)風(fēng)電光伏替代化石能源發(fā)電，成為了各國(guó)和各地區(qū)能源低碳轉(zhuǎn)型最主要的策略。然而，這一反直覺(jué)的發(fā)現(xiàn)，揭示了現(xiàn)有碳減排戰(zhàn)略對(duì)氣候變化帶來(lái)了潛在的風(fēng)險(xiǎn)，有必要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
通過(guò)對(duì)風(fēng)電光伏不確定性對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和投資的分析，研究發(fā)現(xiàn)了風(fēng)電光伏進(jìn)入電力市場(chǎng)后的復(fù)雜鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。在有核電的市場(chǎng)中，風(fēng)電光伏的增長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致核電過(guò)早退出市場(chǎng)。與此同時(shí)，風(fēng)電和光伏并不能完全填補(bǔ)因核電退出而遺留的市場(chǎng)份額。這導(dǎo)致了化石能源進(jìn)而填補(bǔ)了核電留下的部分市場(chǎng)份額。換而言之，風(fēng)電光伏的增長(zhǎng)，推動(dòng)了高碳排放的煤炭和天然氣發(fā)電替代零碳排放的核電，因而造成碳排放的上升。
圖1.碳排放最小的風(fēng)電光伏比例演化路徑
該研究進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，由于擠出效應(yīng)的存在，風(fēng)電和光伏的組成比對(duì)未來(lái)幾十年碳排放累積量的大小有關(guān)鍵性的影響。合理的風(fēng)光比能最大限度的推遲擠出效應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)帶來(lái)最和緩的碳排放增速，從而最小化碳排放的累積量。圖1所示為美國(guó)得克薩斯州市場(chǎng)的風(fēng)電和光伏比例最優(yōu)演化路徑。
令人憂(yōu)慮的是，一些被寄予厚望的技術(shù)例如儲(chǔ)能技術(shù)，并不能有效緩解風(fēng)電光伏擠出核電造成的碳排放增長(zhǎng)。上述發(fā)現(xiàn)不僅指出了現(xiàn)有全球碳排放削減戰(zhàn)略的風(fēng)險(xiǎn)，也提出了一系列政策改進(jìn)建議，包括了在現(xiàn)有新能源發(fā)電指標(biāo)政策中，明確風(fēng)電光伏在不同階段的比例、補(bǔ)貼核電避免其過(guò)早退出市場(chǎng)等。
該研究以“可再生能源擠出核能造成潛在的溫室氣體排放”（Potential greenhouse gas risk led by renewable energy crowding out nuclear power）為題發(fā)表在《細(xì)胞》出版集團(tuán)子刊《交叉科學(xué)》（iScience）上。論文的第一作者為中國(guó)石油大學(xué)趙曉麗教授，通訊作者為清華大學(xué)交叉信息研究院于洋助理教授，其他合作者來(lái)自清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院和中國(guó)石油大學(xué)經(jīng)管學(xué)院。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.103741
供稿：交叉信息研究院
編輯：李華山
審核：呂婷
