斯坦福大学研究发现：人最需要热能时，风力发电量升高

安德鲁•迈尔斯(ANDREW MYERS)在美国斯坦福大学网站上报道说[1]，该校的一项最新研究成果谈到上个月寒流期间德克萨斯州电网崩溃问题。著名的马克•雅各布森(Mark Jacobson)教授利用最新的气候和能源模型证明，天气最冷、热能需求最高时，风能输出升高，有助于防止与寒冷天气相关的停电。

马克•雅各布森(Mark Jacobson)的新研究表明，风能不仅能在最寒冷的日子坚持发电，而且实际上能在最需要的时候发更多的电

某些政客回应最近美国德克萨斯州因冰冻引发停电时，将这个历史性的停电归咎于风力涡轮机。很可疑，根本无人理睬。然而也要强调一个有趣的事实：德克萨斯州，这个地方因石油井架和盲目开采而闻名，现在它的大部分电力，来自清洁、可再生能源资源，特别是风能，也来自从水和太阳能，即可持续发展的“三驾马车”，统称为WWS(风能+水能+太阳能)。

斯坦福大学土木与环境工程教授、斯坦福伍兹环境研究所高级研究员马克•雅各布森(Mark Z. Jacobson)说，“德州的电力，风能只占≈20% 。” 他的一项新研究，发表在展望智能电网未来的《智能能源》杂志上[2]。

雅各布森利用计算机模型证明，就大的地区范围内平均而言，寒潮来袭、家庭和商业供暖需求最大时，风力涡轮机的出力实际上会上升。

而且他断言，风能与太阳能和水能、各种储能系统，以及与对人的激励相结合，改变他们的某些用电时间，不仅能满足全世界的电力需求，而且总体上能满足此类危机期间每时每刻的全部能源需求。

雅各布森的研究报告，考察了低成本、可再生能源网络，满足全世界，包括美国在内需求的能力，能够度过最寒冷的时光，而且不会停电。他特别想回答的关键问题是，可再生能源能否完全经受住最恶劣的气候?按照他的模型，寒冷的气候和风能输出之间存在“直接联系”。也就是说，风能往往随着天气变冷而输出上升，恰恰与热能增加的需求相对应。雅各布森说，风力发电不仅能在最寒冷的日子里维持下去，还能在最需要它的时候发挥作用。气候转冷，风力升高。

雅各布森认为，这些调查结果适用于现实世界。今年2月的严寒期间，如果德州所有的风力涡轮机得到适当的冬季保护，或免受极端寒冷的侵袭，就能在寒流期间为德州人提供关键的电力，也有助于防止发生停电。

这个研究报告还调查了与输出稳定性相关的问题。风并不一直在吹，云层覆盖和黄昏限制了太阳能的可靠性。但据雅各布森说，风能和太阳能的输出，实际上“相反”又“相成”。总的来说，通常白天不刮风的时候，阳光灿烂。相反，风暴、云层遮蔽阳光，风就越刮越大，使涡轮机旋转快起来。

雅各布森的模型表明，在白天，大面积平均，风能和太阳能发电是“互补”的。一个滞后了，另一个就来“填空”。

雅各布森在论文的最后，解答了人们对可再生能源最大的、“挥之不去”的担忧：它们能否在最冷或最热的气候条件下满足全球的总需求?他对“疑虑”的答案，直指是否有一天能够证明，可再生能源足够可靠、能完全取代化石燃料。

为了回答这个问题，雅各布森考察了全球143个国家、24个大型、仅有可再生能源(WWS)电网的地区。他到处寻找低成本的解决方案。在寒冷地区如加拿大、俄罗斯、欧洲、美国和中国，采暖需求增加往往伴随着风能输出上升。在其他大多数地区，仅发现有适度的“相关性”，但仍能满足需求。

这些调研结果不仅对能源安全有影响，对缓解气候变化战略和公共卫生也有影响。雅各布森在论文中指出，每年700万人死于空气污染，其中包括美国人约7.8万，大都是消耗化石燃料导致空气污染的结果。转向WWS能源(风能、水能、太阳能)，能避免这些死亡。

雅各布森说，“这些模型表明，在大多数气候条件下，风能可帮助满足不断上升的季节性采暖需求，即使在最寒冷的时候，也可既降低能源的成本，挽救人们的生命，又在全球范围内，创造的就业机会比失去的多几百万。”

《中国能源网》新能源-风能专栏去年12月23日报道说，丹麦人利用陆上风能成功地实现了电网供需平衡，但还没有明确意识到可再生能源系统自身的“正相关”和“互补性”。

资料与注释：

1. ANDREW MYERS, Stanford study finds that wind energy output increases when people need heat the most, Stanford University, MARCH 17, 2021

2. Mark Z. Jacobson, On the correlation between building heat demand and wind energy supply and how it helps to avoid blackouts, Smart Energy 1 (2021) 100009, Available online 5 March 2021