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 對一些人來說，對清潔可再生能源未來的憧憬被間歇性供電引發(fā)的停電的擔(dān)憂所籠罩。斯坦福大學(xué)土木與環(huán)境工程教授馬克·雅各布森（Mark Z.Jacobson）在《可再生能源》（Renewable Energy）雜志上發(fā)表論文，認(rèn)為這些擔(dān)憂是沒有依據(jù)的。該研究分析了在多種情況下的電網(wǎng)穩(wěn)定性，風(fēng)能、水資源和太陽能資源都可以提供100%的能源需求。這意味著沒有化石燃料、碳捕獲、直接空氣捕獲、生物能源、藍(lán)色氫氣或核能，完全依靠風(fēng)能、水和太陽能以及儲能的能源系統(tǒng)不僅可以避免停電，而且降低了能源需求和消費者成本，同時創(chuàng)造了數(shù)百萬個就業(yè)機會，改善了人們的健康，減少了土地需求。



這項研究預(yù)計，在2050年左右，美國電力、交通、建筑和工業(yè)部門將實現(xiàn)轉(zhuǎn)型，所有的汽車和卡車都由電動機或氫燃料電池驅(qū)動，電熱泵取代了煤氣爐和熱水器，風(fēng)力發(fā)電機和太陽能板取代了煤炭和天然氣發(fā)電廠。根據(jù)雅各布森及其合作者的說法，這種未來并不像看上去那么不可思議。目前風(fēng)能、水和太陽能已占美國電力的近20%，15個州和地區(qū)以及180多個美國城市已頒布政策，要求向清潔可再生能源轉(zhuǎn)型。

在對美國50個州進(jìn)行的可再生能源路線圖研究的基礎(chǔ)上，研究人員對六個州進(jìn)行了模擬——阿拉斯加、夏威夷、加利福尼亞、德克薩斯、紐約和佛羅里達(dá)，這些州天氣條件各異。 研究人員設(shè)想大規(guī)模擴(kuò)大海上風(fēng)力渦輪機和屋頂太陽能電池板——它們都不占用新的土地——以及陸上風(fēng)力渦輪機、公用事業(yè)太陽能電池板和集中太陽能發(fā)電廠。這些方案還包括一些新的地?zé)?，但沒有新建水電基礎(chǔ)設(shè)施?？偟膩碚f，研究人員發(fā)現(xiàn)，滿足美國能源需求可再生能源發(fā)電廠將占據(jù)美國約0.84%的土地，而化石燃料行業(yè)目前約占1.3%的土地。

在100%可再生能源的情況下，研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，人均家庭年能源花費比通常情況下低近63%，在某些州成本下降了79%。美國整體能源轉(zhuǎn)型的成本從近9萬億美元到11萬億美元不等，從節(jié)約能源成本的角度來看，回報時間大約五年。

這項研究的一個重要發(fā)現(xiàn)是，長時間儲能電池既不需要，也無助于保持電網(wǎng)穩(wěn)定。相反，電網(wǎng)的穩(wěn)定性可以通過將當(dāng)前可用的儲能電池連接在一起而獲得，電池的存儲時間不超過4小時。當(dāng)連續(xù)使用時，將短時電池連接在一起可以提供長期存儲。換句話說，短時間電池既可用于短時間內(nèi)的需求高峰，也可用于長時間或介于兩者之間的峰值。

該研究還發(fā)現(xiàn)，在美國建設(shè)和運營一個完全清潔、可再生的電網(wǎng)可以在建筑和零部件制造等各個能源部門創(chuàng)造約470萬個長期全職工作崗位，以及在商店、餐館和其他企業(yè)的大量間接就業(yè)崗位。研究人員發(fā)現(xiàn)，到2050年，更清潔的空氣將使每年約53200人免于與污染有關(guān)的死亡，數(shù)百萬人免于與污染有關(guān)的疾病，每年節(jié)省約7000億美元的醫(yī)療費用。

研究人員的模擬表明，由于清潔、可再生的電網(wǎng)，加州和德克薩斯州的停電完全可以避免。部分原因是，通過使所有能源部門電氣化，并為電力提供清潔、可再生能源，加利福尼亞州和德克薩斯州的能源需求分別減少了60%和57%。第二個原因是，當(dāng)風(fēng)不刮的時候，白天的太陽通常會照耀，反之亦然，所以兩者都有助于滿足需求和供應(yīng)。第三，給予人們在一天中某些時間不使用電力的經(jīng)濟(jì)激勵有助于改變電力需求高峰的時間。第四，在風(fēng)能和太陽能不可用的情況下，使用儲能有助于填補供應(yīng)缺口。第五，在寒冷時期，平均風(fēng)力更強，因此增加風(fēng)能有助于滿足冬季建筑熱需求高峰。第六，地下季節(jié)性蓄熱有助于滿足冬季熱量需求。最后兩個因素對德克薩斯州特別有幫助。為了避免加州夏季停電，該研究建議更多的海上風(fēng)力發(fā)電，因為加州夏季海上風(fēng)速最快，尤其是在下午晚些時候和傍晚早些時候，因為太陽能輸出下降，停電最有可能發(fā)生。

原標(biāo)題：100%可再生能源電網(wǎng)，無需長時間儲能就可以保證穩(wěn)定運行!