德克薩斯州創下新的風能發電紀錄

在12月的一個多風的日子裡,風力發電連續17個小時提供了德克薩斯州40%的電力

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本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


12月20日,一個低壓天氣系統穿過德克薩斯州的狹長地帶,形成了每小時20至30英里的持續風速。這股強風推動德克薩斯州超過了其風能發電的全部歷史記錄,在峰值時,風力發電提供了該州總電力需求的45%,即13.9吉瓦的電力。

那是13,900,000,000瓦:足以供電超過2.3億個傳統的60瓦白熾燈泡,或者超過《回到未來》中布朗博士的時間機器所需的1.21吉瓦的11倍以上。換句話說,這是非常大的電力。

最新的記錄之所以引人注目,不僅是因為風力發電提供了德克薩斯州近一半的電力需求,而且還因為它連續數小時保持這一水平。低壓鋒面帶來的持續風力使風能發電量在12月20日幾乎整個一天都超過了10吉瓦。


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這一記錄的持續時間非常重要,因為它表明德克薩斯州的其餘電網可以在長時間內處理大量的風能,而不會出現一些人預測的不穩定或電力驟降。德克薩斯州能夠平衡間歇性風力,因為它擁有大量天然氣發電廠,這些發電廠可以比燃煤發電廠更快地調整其功率輸出。考慮到這一事實,市場力量正在將美國的電力系統過渡到可再生能源和天然氣的混合,這似乎是一個令人欣慰的巧合。

德克薩斯州是如何走到這一步的?

德克薩斯州最新的風能里程碑是多年來具有前瞻性的政策和穩定的風能發展的結果。

儘管德克薩斯州以支援化石能源、反對可再生能源的州而聞名,但德克薩斯州是繼愛荷華州之後第二個透過可再生能源組合標準的州,該政策要求一定比例的電力來自可再生能源。此外,德克薩斯州早在2008年就投資了數十億美元用於連線德克薩斯州城市和多風的西德克薩斯州的高壓輸電線路。所謂的“競爭性可再生能源區”(CREZ)風能輸電專案是德克薩斯州自稱為當今風能國家領導者的關鍵原因之一,其風力發電能力是任何其他州的兩倍以上。

西德克薩斯州和德克薩斯州狹長地帶的持續風速使該地區對風能開發商非常有吸引力。(來源:美國能源部

德克薩斯州在2008年投資了將風力豐富的“競爭性可再生能源區”連線到該州最大城市的輸電線路,這幫助德克薩斯州成為當今風能領域的國家領導者。(來源:德克薩斯州公用事業委員會

當風力不創紀錄時會怎樣?

當然,將德克薩斯州最新的風能記錄放在背景下進行考量非常重要——因為按照定義,記錄是一個例外事件。

讓我們看一下最近的風能記錄發生的那一週的整體情況。風能發電在12月19日和20日幾乎整個期間都處於異常高的水平。但是,12月18日和12月21日的大部分時間,風能發電量明顯較低。當有風的時候,風能非常棒——但是系統中有像天然氣或儲能這樣的靈活資源也很重要,當風力減弱時,這些資源可以快速增加發電量。

進一步放大,以研究一年中風能發電的時間變化,我們發現風能不僅從一天到另一天是不穩定的,而且往往在冬季的發電量高於夏季,而夏季的電力需求最高。下圖中的資料是2014年的資料,因為2015年的資料尚未提供。

上圖中顯示的風力模式是德克薩斯州的大部分風力資源今天都安裝在西德克薩斯州的結果,那裡的風力在冬季達到頂峰,而在夏季下降。但是,德克薩斯州墨西哥灣沿岸的風力在夏季月份比西德克薩斯州要充足得多,因此風力開發商正在轉向捕獲那些風力和相應的夏季高電價。隨著越來越多的沿海風電場上線,我們可能會看到更多的夏季風能發電。

接下來是什麼?

關於最新的風能記錄,最令人興奮的也許是,它讓人們瞥見了當德克薩斯州增加更多風能時將變得司空見慣的景象——特別是在美國國會剛剛延長風能發電稅收抵免五年這一事實的背景下。隨著德克薩斯州未來出現更靈活的天然氣發電和儲能,該州的電網運營商似乎將繼續以其整合風能和其他可再生能源的能力而令人印象深刻。我們必須拭目以待。

 

更新:德克薩斯州電力可靠性委員會在本文首次釋出後的第二天釋出了按燃料型別劃分的年度能源發電量。資料如下所示。

來自德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)的資料。僅限ERCOT地區的資料。

 

鳴謝

來自德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)的風力資料
議程圖片:透過Flickr Creative Commons的杜克能源

Robert Fares is a AAAS Science and Technology Policy Fellow at the U.S. Department of Energy Building Technologies Office. The views expressed are his own and do not necessarily reflect the views of the U.S. Department of Energy.

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