我们能相信发电厂能在危险的高温下让我们保持凉爽吗?

2021年7月1日|下午3:57
Frau Blau Auf Pauli/Flickr
约翰·罗杰斯
能源运动分析主管

面对本周令人震惊的高温,可靠的电力和由其供电的空调往往是唯一能让危险甚至致命的高温远离的东西。但是,不同类型的发电厂是如何应对不断飙升的气温的呢?

一波又一波的惩罚——甚至“空前的”-一直很热这个国家的各个部分对我们生活的许多方面都有严重的影响:工作、娱乐、健康、社区、经济。

当气温飙升时,我们日日夜夜所依赖的电力变得更加重要。我们中的许多人依靠电力来保持凉爽,在家里或我们寻求避暑的公共设施中,我们通过空调或风扇来保持凉爽。在我写这篇文章的时候,最近的热浪已经袭击了我的家,这让我比以往任何时候都更感激头顶吊扇的电力,以及我今晚有幸能依靠的空调。

要走到开着灯(以及风扇和空调的运行)。为这些冷却设备供电通常需要一系列把这些点连接起来这样就能把能源送到我们需要的地方:从发电厂,到输电线,经过变电站和变压器,穿过配电线路,送到我们的家庭、企业和社区。

但是,我们首先是如何产生电力的,这一问题值得大量关注,原因有很多,尤其是不同的选择如何承受更高的温度。

那么热量是如何影响发电的呢?这里有三个重要的方法。

1.许多发电厂都需要水(不仅仅是水力发电厂)

水力发电厂需要水的事实是显而易见的,而水力发电的水问题最近引起了广泛关注。一个188bet手机滚球西部地区的石油开采使水库处于历史低位,并严重削减了水力发电潜力。在加州,水电供应比去年下降了40%,根据BloombergNEF和萨克拉门托的公用事业预计水电将只占供应组合的7%,而不是20%。

但水力发电厂远远不是唯一需要充足水源的能源。几乎每一个使用热源的发电厂——例如燃烧煤或天然气,或引发核反应——都会产生蒸汽来驱动发电涡轮机用水来冷却蒸汽作为电力生产过程的关键部分。

在这个国家依赖冷却水的发电厂名单中,包括了我们四分之三以上的电力:所有的核电站,几乎所有的煤电厂,以及大多数的燃气电厂。

水温越高,所有这些发电厂的效率就越低,因为它们必须使用更多的水才能达到同样的冷却效果。他们可以陷入真正的麻烦当冷却水不够充足或太热时,有时不得不减少或关闭。有时,这恰好发生在我们最需要它们的能量的时候——在热浪中。

即使是海洋冷却的发电厂也会陷入麻烦,因为它们水的习惯(或他们的年龄).

2.气温也会影响发电厂

说到温度,对许多发电厂来说,不仅水很重要,气温也很重要。例如,天然气工厂喜欢较低的温度(在某种程度上),夏季表现不如冬季.部分原因是随着温度的升高,空气密度下降,使得流动的空气驱动涡轮叶片的动力减弱燃气轮机.燃气轮机的额定功率为60o当环境温度达到100时,F可能会产生比额定输出低15%的电量oC。

天然气厂的产量(绿线)如何随温度变化(来源:通用电气)

以蒸汽为基础的发电厂避开了冷却水方法,而是使用空气(“干式冷却”),也面临着因温度而导致的产量下降。较热的空气无法提供同样的冷却,而较低的空气密度是另一个打击。

3.高温和干旱也会打击可再生能源

可再生能源设施不一定不受这些影响。一些可再生能源也使用蒸汽,包括地热,生物质能和聚光太阳能如果它们所依赖的水源干涸或过热,它们就会陷入麻烦。或者,如果这些可再生能源工厂依赖于干式冷却,它们也会受到高温的影响。

即使是喜欢阳光的太阳能/光伏组件也会随着温度的升高而失去输出。例如,我家屋顶上的字体就输了0.29%它们各自的功率输出oC(意思是1%每6oF)高于模块额定温度(25oC,或77oF).我的电脑现在仍在产生大量千瓦时的电量,但在晴天的时候更开心和冷却器

温度如何影响太阳能光伏组件的功率输出(电流乘以电压):电流上升,但电压下降更多(来源:Seaward集团美国一)

高温度等于低密度的问题也会影响风能的生产,这是风力发电场产生更多电能的原因之一春天和秋天。(在这方面,加州是一个例外,7月、8月和9月的风力产量是以上年平均水平。)

附赠:野火和海水母

虽然在热浪期间影响发电厂生产的主要因素是空气和水的温度以及水的可用性,但实际上还有很多其他方式会使发电机失灵。例如,较高的海水温度会导致“水母大量繁殖”,这反过来又意味着更多的海水母堵塞进水口用于用海水冷却的发电厂。更高的温度和相关的干旱可能意味着更多的野火,烟雾弥漫的天空和煤烟覆盖的电池板可能意味着更少的太阳能生产2020年的加州).

前进的道路(提示:不是通过化石燃料)

这些与热有关的对我们发电能力的影响有什么共同点?气候变化让它们变得更糟:更高的温度更极端的高温更深,更长干旱,海洋温度升高,等等森林大火热浪本身现在“更热、更大、更长、更频繁”是因为全球变暖。188金宝搏手机版

气候变化点击率更高而不仅仅是世代的一方电力行业在美国,输电和配电线路下垂和短路,变压器过热,野火破坏了关键的连接器,而电力需求飙升。昏厥,更糟的是,遵循.正如一个又一个极端事件所显示的那样,在这样的时刻,一些人和社区受到的打击更加严重。

所有这些都意味着,任何解决与热有关的问题的方案都需要考虑到,不仅要考虑到它们是如何受到气候变化的影响的,还要考虑到它们是如何促成气候变化的。

以发电厂的混合冷却系统为例,它提供了湿式或干式冷却的选择。它们可能会解决发电厂对水的依赖问题(尽管如果高温同时影响空气和水……)但如果它们连接的发电厂燃烧的是煤或天然气,这种“解决方案”可能会让情况变得更糟。

那么可再生能源方面呢?虽然建造或扩建水库用于水力发电似乎不太可能,但其他一些可再生能源技术确实有选择。

  • 对于风力,涡轮机制造商提供热天气包(和冷天气包,德克萨斯州…),可以确保内部(电子设备等)在加热时不会减慢速度,并允许涡轮机从任何可用的风中最大限度地输出。
  • 对于太阳能,输出效率更高的光伏电池少滴每一个学位;它们还将更多的太阳辐射转化为电能,留下的热量更少。
  • 虽然屋顶也会受到热量的影响,但屋顶光伏可以帮助避免一些与电网其他部分有关的热量问题,包括输电线路、配电线路和变压器。
  • 《萨克拉门托蜜蜂报》(Sacramento Bee)最近的一篇社论说,多元化可能会有所帮助指出利用加州巨大的海上风能潜力的好处,因为那里的天气可能会帮助我们解决离家更近的问题。

另一种清洁能源值得我们快速思考:能源效率。我们越能利用我们拥有的千瓦时,我们的建筑越能抵御极端温度,我们在这样的时刻就会过得越好。

总的来说,我们现在所经历的应该只是我们向清洁能源过渡的承诺(无碳)之火的更多燃料。作为麻省理工学院气候变化对太阳能电池板影响研究的作者把它

这一结果绝不意味着安装更多的太阳能电池板是没有意义的——恰恰相反……脱碳电力可能是我们应该做的第一件事,以遏制全球变暖。188金宝搏手机版

Ian Marius Peters博士,麻省理工学院

危险的热量不断出现,所有的权力选择都是不平等的。我们的电力规划越多地考虑到这两个因素就越好。

约翰·罗杰斯,忧思科学家联盟能源运动分析负责人,专长于清洁能源技术和政策,重点关注太阳能、风能和天然气。188金宝博他参与管理了ucs领导的“全球变暖中的能源和水”倡议,这是一个多年计划,旨在提高人们对能源-水联系的认识,特别是在气候变化的背景下,并激励和宣传有效的低碳和低水能源解决方案。