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作者：林落综合报道 来源： 发布时间：2018-3-8 14:0:17
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作为降低人类对化石燃料依赖的替代能源之一，全球风电场的产能正在急速增长。
在刚刚过去的一年，风力发电提交了一份相当亮眼的“成绩单”：2017年，美国全国风电累计装机容量达到89077兆瓦，遍布41个州；英国从风能获取的电能是煤炭发电的2倍；德国刚刚建成世界上最大的单体风力涡轮机；丹麦更是打破了一项风力发电纪录，2017年风力发电占全国总发电量的43.4%……
再将目光转向国内。2018年年初，国家能源局发布2017年全国电力工业统计数据。截至2017年底，全国并网风电装机容量达16367万千瓦，其中2017年新增并网风电装机容量1503万千瓦。
在风力发电势头正劲的当下，一项发表于《自然·地球科学》杂志的新研究就显得有些“煞风景”了：全球变暖或将对世界范围内的风能资源分布产生深远影响，未来气候变化可能导致北半球风能资源减少。
“北”消“南”长
风存在的原因之一，是因为地球上不同地方接收到的太阳辐射能不同，这就导致地球周围的气压有所差异，继而影响空气从一个地方流向另一个地方。
如今，科学家们已经清楚地了解到，全球气温变化——尤其是在像北极等相较于其他地区气候变化发生得更为迅速的地区——可能影响地球周围空气的流动。而所有这些变化都可能对风力涡轮机的发电量产生显著影响，因为后者正是通过周围流动的空气来收集电量的。
在此前一些类似的研究中，研究人员曾通过单个气候模型或者观察地球上某个特定区域等方式，在小范围内研究过这一问题。但正如这项研究的作者们所指出的，这项新研究的意义在于，它首次在全球尺度上，通过利用不同的气候模型聚焦了这一问题。
在这项全新的研究中，研究人员利用超级计算机的模拟结果，对未来可能出现的两种不同的温室气体排放场景下风能资源的演变进行了分析：一种场景较为严重，即假设到本世纪末全球平均气温上升超过5摄氏度；另一种场景则较为温和，即更接近巴黎气候协议承诺实现的目标。
研究结果显示，不论在哪一种场景下，北半球的风能资源均显示会有所减少，而具体的变化幅度则因地而异。比如，研究显示，到2050年，美国中部地区的风能资源将会减少8%~10%；而在北半球的其他地区，到本世纪末，风能资源最高将可能减少40%。
而另一方面，计算结果显示，南半球的风能资源则会有所增加，这或许能在一定程度上缓解北半球风能资源减少的状况。但讽刺的是，这种此消彼长的情况只出现于上述第一种气候变化更为严峻的场景中。
在研究主要作者、科罗拉多大学波尔得分校的Kristopher Karnauskas看来，即便是在这样的条件下，南半球的风能资源增长也不太可能弥补北半球的风能资源损失。“南半球既不是大部分风力发电厂的所在地，也不是大部分风能的消费地。”
并未参加此项研究的美国加州大学伯克利分校能源政策专家Daniel Kammen表示，这项研究无疑印证了此前其他研究中的类似发现。对于这一结果，他表示“虽然令人担忧，但却在意料之中”。
一把“双刃剑”
在北半球各个国家纷纷卯足了劲大力推广风力发电的时候，风能资源将会减少的消息无疑是一个“噩耗”。但值得欣慰的是，这项研究带来的也不全是坏消息。
在纬度较高的地区，严寒是阻碍风力发电大规模发展的一个重要因素。在温度低下的潮湿空气中，风力涡轮机的叶片一旦结冰，其将会失去平衡、阻力增大，风电转换的效率将因此降低，甚至还可能引发安全隐患。
因此，在这些地区，或许气候变暖对于风电发展来说不啻为一个好消息。根据超级计算机的模拟结果，到本世纪末，无论气温上升幅度大小，高纬度地区的霜期均会有明显缩短，结冰频数大幅下降。同时，高纬度带也会更频繁地受到锋面气旋系统的影响，届时潜在的风能资源将变得更加充足。
Karnauskas认为，这项研究对于北半球风能资源减少的预测结果“并非无足轻重”，虽然其并未消除风能作为可再生能源的竞争力，也不足以阻止决策者继续扩大对风能的开发，但它却建议全球不同地区的能源规划者，在制定可再生能源长期战略，或者平衡不同可再生能源组合（包括太阳能和水电力）时，应该将未来的气候变化因素考虑在内。
“而就地方层面而言，我认为这项研究能够在资金有限的情况下，为新建风电场选址的资源规划、分配或者选择延期维护的风电场方面提供一些重要帮助。”Karnauskas表示。
最后，研究者们还希望人们认识到，风能资源的基线并不是恒定不变的。 “作为减少碳排放和其他（环境问题）战略的一部分，风能仍应被视为可再生能源组合的重要成分。而且，作为战略的一部分，充分了解可再生资源对于确保掌握该战略的潜在功效会如何随问题本身同步变化是很重要的。”Karnauskas补充说。■
《科学新闻》 (科学新闻2018年2月刊 能源)
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