作為降低人類(lèi)對(duì)化石燃料依賴(lài)的替代能源之一，全球風(fēng)電場(chǎng)的產(chǎn)能正在急速增長(zhǎng)。
在剛剛過(guò)去的一年，風(fēng)力發(fā)電提交了一份相當(dāng)亮眼的“成績(jī)單”：2017年，美國(guó)全國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到89077兆瓦，遍布41個(gè)州；英國(guó)從風(fēng)能獲取的電能是煤炭發(fā)電的2倍；德國(guó)剛剛建成世界上最大的單體風(fēng)力渦輪機(jī)；丹麥更是打破了一項(xiàng)風(fēng)力發(fā)電紀(jì)錄，2017年風(fēng)力發(fā)電占全國(guó)總發(fā)電量的43.4%……
再將目光轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)。2018年年初，國(guó)家能源局發(fā)布2017年全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。截至2017年底，全國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)16367萬(wàn)千瓦，其中2017年新增并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量1503萬(wàn)千瓦。
在風(fēng)力發(fā)電勢(shì)頭正勁的當(dāng)下，一項(xiàng)發(fā)表于《自然·地球科學(xué)》雜志的新研究就顯得有些“煞風(fēng)景”了：全球變暖或?qū)?duì)世界范圍內(nèi)的風(fēng)能資源分布產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，未來(lái)氣候變化可能導(dǎo)致北半球風(fēng)能資源減少。
“北”消“南”長(zhǎng)
風(fēng)存在的原因之一，是因?yàn)榈厍蛏喜煌胤浇邮盏降奶?yáng)輻射能不同，這就導(dǎo)致地球周?chē)臍鈮河兴町悾^而影響空氣從一個(gè)地方流向另一個(gè)地方。
如今，科學(xué)家們已經(jīng)清楚地了解到，全球氣溫變化——尤其是在像北極等相較于其他地區(qū)氣候變化發(fā)生得更為迅速的地區(qū)——可能影響地球周?chē)諝獾牧鲃?dòng)。而所有這些變化都可能對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電量產(chǎn)生顯著影響，因?yàn)楹笳哒峭ㄟ^(guò)周?chē)鲃?dòng)的空氣來(lái)收集電量的。
在此前一些類(lèi)似的研究中，研究人員曾通過(guò)單個(gè)氣候模型或者觀(guān)察地球上某個(gè)特定區(qū)域等方式，在小范圍內(nèi)研究過(guò)這一問(wèn)題。但正如這項(xiàng)研究的作者們所指出的，這項(xiàng)新研究的意義在于，它首次在全球尺度上，通過(guò)利用不同的氣候模型聚焦了這一問(wèn)題。
在這項(xiàng)全新的研究中，研究人員利用超級(jí)計(jì)算機(jī)的模擬結(jié)果，對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的兩種不同的溫室氣體排放場(chǎng)景下風(fēng)能資源的演變進(jìn)行了分析：一種場(chǎng)景較為嚴(yán)重，即假設(shè)到本世紀(jì)末全球平均氣溫上升超過(guò)5攝氏度；另一種場(chǎng)景則較為溫和，即更接近巴黎氣候協(xié)議承諾實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。
研究結(jié)果顯示，不論在哪一種場(chǎng)景下，北半球的風(fēng)能資源均顯示會(huì)有所減少，而具體的變化幅度則因地而異。比如，研究顯示，到2050年，美國(guó)中部地區(qū)的風(fēng)能資源將會(huì)減少8%~10%；而在北半球的其他地區(qū)，到本世紀(jì)末，風(fēng)能資源最高將可能減少40%。
而另一方面，計(jì)算結(jié)果顯示，南半球的風(fēng)能資源則會(huì)有所增加，這或許能在一定程度上緩解北半球風(fēng)能資源減少的狀況。但諷刺的是，這種此消彼長(zhǎng)的情況只出現(xiàn)于上述第一種氣候變化更為嚴(yán)峻的場(chǎng)景中。
在研究主要作者、科羅拉多大學(xué)波爾得分校的Kristopher Karnauskas看來(lái)，即便是在這樣的條件下，南半球的風(fēng)能資源增長(zhǎng)也不太可能彌補(bǔ)北半球的風(fēng)能資源損失。“南半球既不是大部分風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)的所在地，也不是大部分風(fēng)能的消費(fèi)地。”
并未參加此項(xiàng)研究的美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校能源政策專(zhuān)家Daniel Kammen表示，這項(xiàng)研究無(wú)疑印證了此前其他研究中的類(lèi)似發(fā)現(xiàn)。對(duì)于這一結(jié)果，他表示“雖然令人擔(dān)憂(yōu)，但卻在意料之中”。
一把“雙刃劍”
在北半球各個(gè)國(guó)家紛紛卯足了勁大力推廣風(fēng)力發(fā)電的時(shí)候，風(fēng)能資源將會(huì)減少的消息無(wú)疑是一個(gè)“噩耗”。但值得欣慰的是，這項(xiàng)研究帶來(lái)的也不全是壞消息。
在緯度較高的地區(qū)，嚴(yán)寒是阻礙風(fēng)力發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的一個(gè)重要因素。在溫度低下的潮濕空氣中，風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片一旦結(jié)冰，其將會(huì)失去平衡、阻力增大，風(fēng)電轉(zhuǎn)換的效率將因此降低，甚至還可能引發(fā)安全隱患。
因此，在這些地區(qū)，或許氣候變暖對(duì)于風(fēng)電發(fā)展來(lái)說(shuō)不啻為一個(gè)好消息。根據(jù)超級(jí)計(jì)算機(jī)的模擬結(jié)果，到本世紀(jì)末，無(wú)論氣溫上升幅度大小，高緯度地區(qū)的霜期均會(huì)有明顯縮短，結(jié)冰頻數(shù)大幅下降。同時(shí)，高緯度帶也會(huì)更頻繁地受到鋒面氣旋系統(tǒng)的影響，屆時(shí)潛在的風(fēng)能資源將變得更加充足。
Karnauskas認(rèn)為，這項(xiàng)研究對(duì)于北半球風(fēng)能資源減少的預(yù)測(cè)結(jié)果“并非無(wú)足輕重”，雖然其并未消除風(fēng)能作為可再生能源的競(jìng)爭(zhēng)力，也不足以阻止決策者繼續(xù)擴(kuò)大對(duì)風(fēng)能的開(kāi)發(fā)，但它卻建議全球不同地區(qū)的能源規(guī)劃者，在制定可再生能源長(zhǎng)期戰(zhàn)略，或者平衡不同可再生能源組合（包括太陽(yáng)能和水電力）時(shí)，應(yīng)該將未來(lái)的氣候變化因素考慮在內(nèi)。
“而就地方層面而言，我認(rèn)為這項(xiàng)研究能夠在資金有限的情況下，為新建風(fēng)電場(chǎng)選址的資源規(guī)劃、分配或者選擇延期維護(hù)的風(fēng)電場(chǎng)方面提供一些重要幫助。”Karnauskas表示。
最后，研究者們還希望人們認(rèn)識(shí)到，風(fēng)能資源的基線(xiàn)并不是恒定不變的。 “作為減少碳排放和其他（環(huán)境問(wèn)題）戰(zhàn)略的一部分，風(fēng)能仍應(yīng)被視為可再生能源組合的重要成分。而且，作為戰(zhàn)略的一部分，充分了解可再生資源對(duì)于確保掌握該戰(zhàn)略的潛在功效會(huì)如何隨問(wèn)題本身同步變化是很重要的。”Karnauskas補(bǔ)充說(shuō)。■