Это исследование, возглавляемое доктором Юэ Цином и доктором Тонгом Чжу из Колледжа экологических наук и инженерии Пекинского университета, представляет собой одно из первых комплексных усилий по анализу пространственно-временных паттернов и факторов, влияющих на экстренные ситуации с низким солнечным и низким ветровым потенциалом (LSLW) по всей территории Китая. Объединив многомодельные климатические симуляции с передовыми статистическими и диагностическими анализами, данное исследование предоставляет важные сведения об этой возникающей проблеме.
«Наши результаты показывают, что в условиях экстренных ситуаций LSLW производство возобновляемой энергии может значительно пострадать», — сказал доктор Юэ Цин, один из авторов исследования. «Еще более тревожно, что изменение климата может увеличить частоту таких событий, усиливая угрозы для поставок возобновляемой энергии в Китае и потенциально затрудняя достижение углеродной нейтральности».
Китай обязался достичь углеродной нейтральности к 2060 году, что требует глубокой трансформации в сторону солнечной и ветровой энергетики. В отличие от ископаемого топлива, солнечная и ветровая энергия сильно зависят от изменяющихся метеорологических условий, что делает их по своей сути переменными и прерывистыми, что представляет собой значительные риски для стабильности электроснабжения.
Хотя отдельные источники возобновляемой энергии были широко изучены, гораздо меньше известно о совокупных проблемах, вызванных одновременной низкой доступностью солнечной и ветровой энергии. Несмотря на растущее признание сложных событий — таких как засуха-heatwave или ветровые экстремумы с осадками — и их последствий, уязвимость систем возобновляемой энергии к этим сложным событиям остается недостаточно изученной, особенно в Китае, который является мировым лидером в инвестициях в ветровую и солнечную энергетику.
Исследование подчеркивает сильную топографическую зависимость частоты экстренных LSLW событий, со средней национальной частотой 16,4 дня в год (10-й — 90-й процентиль: от 5,3 до 32,6 дней в год). Поставка возобновляемой энергии в Восточном Китае особенно затрагивается, при этом производство электроэнергии в эти экстремальные моменты падает на ~80% по сравнению со средними климатическими условиями. Исследователи также спрогнозировали изменения экстренных LSLW ситуаций в условиях будущих климатических сценариев. Они установили, что частота таких событий увеличивается по всей стране по всем сценариям, при этом Тибетское плато и северо-западный Китай сталкиваются с высокой частотой LSLW и ожидают значительного увеличения этой частоты.
«В частности, под сценарием SSP370 наблюдается поразительное увеличение частоты экстренных LSLW», — говорит Личенг Ван, главный автор из Пекинского университета. «Следует отметить, что резкое увеличение загрузки аэрозолями в условиях сценария SSP370, вероятно, играет важную роль в приведении к наиболее заметному увеличению частоты экстренных LSLW по всей стране. Высокая загрузка аэрозолями ослабляет скорость ветра, создавая более стабильный приземный слой, и ослабляет радиацию, поглощая и рассекая поступающую солнечную радиацию.»
Исследователи также проверили межсетевую передачу электроэнергии в качестве стратегии адаптации и обнаружили, что она может значительно уменьшить потенциальные последствия как по частоте (более чем на 91%), так и по интенсивности экстренных LSLW, указывая на степень сбоев в производстве электроэнергии (на 59%-85%). Примечательно, что Сицзян часто демонстрирует наибольший потенциал для смягчения нехватки возобновляемой энергии, вызванной LSLW, для других регионов через межсетевое соединение. Тем не менее, существующая инфраструктура межрегиональной передачи электроэнергии в Сицзяне в значительной степени недостаточна из-за географических и экономических трудностей в развитии (ультравысоковольтной) передачи электроэнергии. Поэтому развитие проектов по инфраструктуре возобновляемой энергетики в Сицзяне может сыграть важную роль в поддержке целей Китая по углеродной нейтральности.
Без глубокого понимания экстренных LSLW ситуаций в Китае инвестиции в возобновляемую энергетику и планирование энергетического сектора могут оказаться недостаточно обоснованными, что ставит под угрозу стремление Китая к углеродной нейтральности — критически важному компоненту глобальных усилий по смягчению последствий изменения климата.
«Путем раскрытия геопространственной и временной эволюции экстренных LSLW и их основных физических механизмов в условиях изменения климата, наше исследование подчеркивает, что эти события не являются случайными, а предсказуемыми», — добавила доктор Юэ Цин. «Это подчеркивает важность проактивной подготовки и смягчения последствий для решения этой неотложной проблемы.»
