气候变化将影响澳大利亚的太阳能发电和电网稳定性

　　澳大利亚可再生能源发电量创历史新高。到2022年，可再生能源占全国电力的36%。太阳能光伏发电(PV)对可再生能源的贡献最高(约15%)，预计未来几年将继续增长。

　　舒克拉波达尔

　　悉尼新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院高级研究员

　　但是，考虑到天气条件对发电量的影响，可再生能源并网份额的增加增加了维持稳定电网的挑战。

　　一个日益重要的问题是，气候变化会对天气导致的太阳能发电不一致产生什么影响?我们新发表的研究是第一个量化气候变化对下个世纪澳大利亚太阳能资源可靠性影响的研究。

　　我们发现，随着气候变暖，在澳大利亚的一些地区，天气引起的变化将比其他地区更多。特别是，到本世纪末，澳大利亚东部地区太阳能发电的间歇期或间歇期将会减少。相比之下，西部的一些地区未来将面临长时间的低发电量或无发电量。

　　尽管气候正在变化，但好消息是太阳能在澳大利亚大部分地区的未来看起来很有希望。我们的研究表明，在现有太阳能发电场的地区，太阳能资源的可靠性将会提高。

　　电网分配的电力来自燃煤和燃气发电站、大型太阳能和风力发电场、屋顶太阳能、水力发电等。

　　与燃煤或燃气发电站不同，可再生能源的发电量不是恒定的。这取决于当地的天气。例如，太阳能发电量取决于该地区的辐照度(阳光强度)，最重要的是，取决于该地区的云量。

　　所以，天气的任何变化都会影响输电网的供电量。这些可变输出不仅会造成电力供需不平衡，还会导致电压波动和停电。

　　电气设备被设计成在特定的频率和电压下工作。如果电压超过阈值，可能会损坏设备。在更大的范围内，电压变化或频率不稳定可能触发安全机制，使部分电网脱机，导致停电。

　　利用区域气候模型预测，我们的研究结果预测，在被称为RCP8.5的更高排放情景下，通常被描述为“一切照旧”，到2099年，澳大利亚大部分地区的太阳能资源可用性将增加1%。我们预测在西部附近会有0.25-0.5%的轻微下降。

　　同样，可提取太阳能的持续时间(称为“插曲长度”)将在东部每年增加30分钟。我们预测西部会有轻微的减少。这意味着东部的资源将更加可靠，我们可以期待太阳能光伏发电提供更稳定的电力供应。这还没有考虑到高温会降低PV产率。

　　我们还预测，在澳大利亚东部，无至最低发电量(称为“间歇”)的时间每年将减少约25分钟。我们预计西部的平静期会有小幅增加。这些变化主要是由于东部晴空天数的增加。

　　太阳电缆公司正在北领地开发世界上最大的太阳能发电场。它的发电能力至少为14千兆瓦。太阳电缆计划向达尔文和新加坡供电。

　　根据我们的模拟，我们预测到2099年，太阳电缆太阳能农场的辐射将减少2%。到那时，这可能导致其总发电能力损失约280兆瓦。

　　我们还预测太阳电缆农场的剧集长度会缩短。这意味着更短的可靠电力输出周期。同样，由于间歇期的增加，预计全天的发电量变化很大。

　　太阳电缆可能需要考虑拥有储能系统和控制电压波动的策略，以解决间歇性问题。

　　最新的政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告强调，迫切需要为极端气候变化做好准备，并大幅减少碳排放。要做到这一点，最有效的方法之一是在世界范围内开发更多的并网可再生能源技术。

　　澳大利亚有一个雄心勃勃的可再生能源目标，我们预计未来会有更多的并网太阳能农场。这意味着电网运营商和分销商将不得不管理未来的高需求和可变供应时期。

　　最有效的解决方案之一是利用存储设施在高输出时吸收能量。当可再生能源停止或间歇性输出时，这些电池就可以提供能源。电池是一个显而易见的选择，到2025年，澳大利亚将有几个大型电池储能工厂。

　　在建立大型太阳能发电厂之前，我们应该使用一系列气候模型和不同的未来情景来评估气候变化的影响，以尽量减少未来的风险。我们还应该考虑在同一地点安装混合可再生能源工厂，例如太阳能和风能。这将有助于优化能源结构，减少间歇性。

　　舒克拉·波达尔隶属于ARC极端气候卓越中心。