干旱、洪水和气候变化笼罩着水电的重要未来

水电是必不可少的2 5 18 在长达两年的干旱中,鲍威尔湖的水位一直在下降。 峡谷墙壁上的白色“浴缸环”标志着衰落。 Justin Sullivan / Getty Images

鲍威尔湖是美国最大的水库之一,在西部干旱中的水位下降得如此之低,以至于联邦官员都在 采取紧急措施 以避免关闭格伦峡谷大坝的水力发电。

亚利桑那大坝,为 七个州,并不是唯一陷入困境的美国水力发电厂。

同样位于科罗拉多河上的标志性胡佛水坝 减少了水流量和发电量. 由于 2021 年的低水位,加利福尼亚州关闭了奥罗维尔大坝的一座水电站五个月,官员们已经 警告同样的事情可能发生

在东北部,另一种气候变化问题影响了水电大坝——一次降雨过多。

美国有超过 2,100 个运营 水电大坝,几乎在每个州都有地点。 它们在其区域电网中发挥着重要作用。 但大多数都是在上个世纪建造的,气候与今天不同。

随着全球气温上升和气候持续变化,对水资源的竞争将加剧,美国各地区和跨电网的水电供应管理方式将不得不发展。 We 根据一项研究, 作为工程师,国家的水电生产在系统层面上。 以下是关于气候变化中美国最古老的可再生能源之一需要了解的三个关键事项。

水电可以做其他发电厂做不到的事情

水电贡献力量 占所有发电量的 6% 至 7% 在美国,但它是管理美国电网的重要资源。

因为它可以快速打开和关闭,水力发电可以提供帮助 控制每分钟的供需变化. 它还可以帮助电网 迅速反弹 发生停电时。 水电约占美国电网设施的 40%,这些设施可以在没有额外电源的情况下启动 灯火管制,部分原因是发电所需的燃料只是涡轮机后面水库中的水。

此外,它还可以 作为一个巨大的电池 为网格。 美国有 40 多座抽水电站,它们将水从山上抽到水库中,然后通过涡轮机输送,根据需要发电。


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因此,虽然水力发电只占发电量的一小部分,但这些水坝是保持美国电力供应畅通的组成部分。

气候变化在不同地区以不同方式影响水电

在全球范围内,干旱已经减少了水电 。 怎么样 气候变化影响水电 在美国,未来将在很大程度上取决于每个工厂的位置。

在融雪影响河流流量的地区,水电潜力预计会在冬季增加,因为降雪更多,但在夏季减少积雪时,水电潜力会减少。 融水. 预计这种模式将发生在美国西部的大部分地区,以及可能会加剧的多年干旱 减少一些水电生产,取决于多少 存储容量 水库有。

东北地区面临着不同的挑战。 那里有可能导致洪水的极端降水 预期增加. 更多的降雨可以增加发电潜力,并且有 关于改造更多现有大坝的讨论 生产水电。 但由于那里的许多水坝也用于防洪,因此有机会生产额外的 能源 如果水通过溢流通道释放,增加的降雨量可能会流失。

在美国南部, 降水减少和干旱加剧 预计,这可能会导致水电产量下降。

一些电网运营商面临更大的挑战

这些变化对国家电网的影响将取决于电网各部分的管理方式。

被称为平衡机构的机构实时管理其地区的电力供应和需求。

就水力发电而言,最大的平衡机构是西北部的邦纳维尔电力管理局。 它每年可以通过 83,000 座水坝(主要位于华盛顿、俄勒冈州和爱达荷州)产生约 59 兆瓦时的电力。 仅大古力大坝综合体就可以产生足够的电力 1.8百万家庭.

这个区域的大部分 气候相似,将经历气候变化 将来也会以同样的方式。 这意味着地区干旱或无雪的年份可能会同时袭击邦纳维尔电力管理局的许多水电生产商。 研究人员发现,该地区的气候对水电的影响 风险和机遇并存 为电网运营商增加夏季管理挑战,同时减少冬季电力短缺。

水电是必不可少的 5 18 平衡当局和每个水电站的数量。 劳伦丹尼斯, CC BY-ND

在中西部,情况就不同了。 从明尼苏达州北部到路易斯安那州,中大陆独立系统运营商 (MISO) 拥有 176 座水电站,其面积比 Bonneville 大 50%。

由于其水电站更有可能在不同时间经历不同的气候和区域影响,MISO 和类似的广泛运营商有能力平衡一个地区的水电不足与其他地区的发电量。

了解这些区域气候影响对于电力供应规划和保护电网安全越来越重要,因为平衡当局共同努力保持照明。

更多变化即将到来

气候变化并不是影响水电未来的唯一因素。 竞争需求 已经影响 水是否用于发电或其他用途,如灌溉和饮用。

法律和水资源分配也会随着时间的推移而发生变化,并改变通过水库管理水的方式,从而影响水电。 可再生能源的增加以及使用一些大坝和水库进行能源储存的潜力也可能会改变这种情况。

水电在美国电网中的重要性意味着大多数水坝可能会留在这里,但气候变化将改变这些水电站的使用和管理方式。谈话

关于作者

凯特琳·格雷迪, 土木与环境工程助理教授和岩石伦理研究所研究助理, 宾夕法尼亚州立大学劳伦丹尼斯, 博士土木工程和气候科学专业的学生, 宾夕法尼亚州立大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.


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