研究发现当人们最需要热量时风能输出会增加

为了应对德克萨斯州最近因冻结而引发的停电，一些政客将历史性的停电归咎于风力涡轮机。令人怀疑且大体上被驳回的说法仍然吸引了一个有趣的事实：得克萨斯州，以石油井架和野外闻名的土地，现在从清洁的可再生能源中获取了很大一部分电力，最主要的是风能，还有水和太阳能—可持续发展的三驾马车，统称为WWS。

斯坦福大学土木与环境工程学教授，斯坦福森林环境研究所高级研究员马克·Z·雅各布森说：“得克萨斯州仅从风能中就获得了20%的电力。”在《Smart Energy》杂志上，展望了智能电网的未来。

雅各布森(Jacobson)使用计算机模型显示，在大面积区域内平均水平的风力涡轮机实际上在寒冷季节(家庭和企业供暖需求最大)期间提高了功率。

此外，他得出的结论是，风能-结合太阳能和水能，各种能量存储系统以及激励人们改变部分用电时间的激励措施-不仅可以满足全球所有电力需求，而且可以满足全部能源需求，这种危机的每一分钟。

雅各布森(Jacobson)的研究调查了低成本可再生资源网络在最冷的时期内满足全球需求(包括美国)的能力，以避免停电。他特别想回答一个关键问题：可再生能源能否在最恶劣的天气下做到这一切?根据他的模型，寒冷天气和风能输出之间存在直接联系。也就是说，随着天气的变冷，正好随着热量需求的增加，风势往往会增加。雅各布森(Jacobson)说，风力发电并不仅仅是在最寒冷的日子里保持自身地位，而是在最需要的时候上升。随着天气变得最冷，风越来越热。

将这些发现应用于现实世界后，雅各布森认为，如果德克萨斯州的所有风力涡轮机都经过适当的冬季防冻或免受极端寒冷的影响，那么在2021年2月的冰冻期中，它们将为德克萨斯人在整个寒冷期间提供至关重要的动力，并有助于以防止断电的发生。

该研究还调查了围绕输出稳定性的问题。风不会持续吹，云层的覆盖和夜幕降落限制了太阳能的可靠性。但是根据雅各布森的观点，实际上，风能和太阳能的输出是相反的且有利的方式。总体而言，当风不吹时，白天通常是阳光普照。相反，在太阳光线被暴风云遮挡的时候，风势往往会加速，使涡轮旋转。

雅各布森(Jacobson)的模型表明，如果将大面积区域平均，则白天的风能和太阳能发电是互补的。当另一个落后时，一个就填补了。

在论文的最后一部分，雅各布森(Jacobson)解决了可能对可再生能源最大的困扰，无论可再生能源能否在最冷或最热的天气中单独满足全球总需求。这个问题的答案触及了可再生能源是否有一天可能被证明足够可靠以完全替代化石燃料的问题。

为了回答这个问题，雅各布森考虑了遍布全球143个国家的24个大型可再生能源(WWS)大型电网地区。他到处寻找低成本解决方案。在加拿大，俄罗斯，欧洲，美国和中国等大型寒冷地区，供暖需求的增加常常伴随着风能输出的增加。在大多数其他地区，仅发现了适度的相关性，但仍足以满足需求。

这些发现不仅对能源安全有影响，而且对减缓气候变化战略和公共卫生也有影响。雅各布森指出，每年有700万人死于空气污染，其中包括美国的78,000人，这很大程度上是化石燃料的消耗。过渡到WWS能源可以避免这些死亡。

“在大多数气候下，这些模型表明，即使在最冷的时候，风能也可以帮助满足不断增长的季节性热量需求，并且可以做到这一点，同时降低了能源成本，挽救了人们的生命并创造了比全球损失的数百万个工作岗位，雅各布森说。

标签： 风能输出