研究表明风能和太阳能可以取代得克萨斯州的燃煤发电 大幅减少污染

由环境工程师Daniel Cohan和莱斯大学George R. Brown工程学院计算机科学专业的高年级学生Richard Morse领导的这项新工作使用了优化模型来确定拟议的风能和太阳能项目的最低成本组合，这些项目有可能取代得州的燃煤发电。

正如作者在发表在《Renewables: Wind, Water, and Solar》杂志上的论文中所说：“简单地说，它并不总是有风，也不总是有阳光，但它几乎总是在得克萨斯州的某个地方有风或有阳光。”

Cohan说，这可以使风能和太阳能取代几乎所有的煤炭输出，特别是如果风能和太阳能项目选址在能提供互补输出的地方。这篇新论文建立在他的实验室2018年的一项研究之上。

“这篇论文实际上是关于我们如何尽快过渡到远离煤炭，”土木与环境工程系副教授Cohan说。“得克萨斯州仍然比其他任何州燃烧更多的煤，排放更多的二氧化硫和其他污染。即使过渡是不可避免的，我们也迫切需要尽快摆脱煤炭，以改善空气质量和健康。”

“清理我们用来为社会提供动力的能源是我们需要做的最重要的事情之一，”Morse说，他在2020年得克萨斯州能源峰会上因其在该项目上的工作而赢得了马尔科姆-维迪克特纪念海报竞赛。“Cohan教授宣传说这是一个以数学为基础的项目，而这正是我的背景，所以能够帮助一个清洁能源整合项目对我来说非常有趣。”

得克萨斯州的几家大型煤电厂在2018年关闭了，剩下的大多数工厂的运行速度远远低于产能，包括在2021年2月寒潮期间的停电。该团队的研究发现，在2020年6月之前已经向得克萨斯州电力可靠性委员会提出的风能和太阳能项目中，仅有三分之一可以取代该州几乎所有的煤炭发电。自2020年6月以来，这些项目中有几十个已经建成，而提议的太阳能项目的队列已经翻了一番。

风力和太阳能成功的关键将是扩大输电线路，将该州风势最强、阳光最充足的地区与城市相连。

“在得克萨斯州，这是减缓风能和太阳能发展的最大瓶颈，”Cohan说。“去年通过的两党基础设施法案是一个好的开始，但没有足够的资金用于传输。此外，由于没有连接到其他电网，得克萨斯州已经错过了向其他州出售剩余风能和太阳能的机会。”

Cohan指出，在短期内，天然气将继续对得克萨斯州的电力可靠性至关重要，特别是在ERCOT努力从2021年的寒潮中恢复的时候。然而，他说，风能和太阳能农场的互补性选址可以减少对天然气和储存的需求，并消除对煤炭的需求。研究表明，来自西得克萨斯州的风能往往在夜间达到高峰，而南得克萨斯州的风能在夏季的下午和晚上随着海风达到高峰。与白天的太阳能一起，这些互补的资源可以覆盖一年中的大部分时间，但不是所有的时间。

Cohan说：“即使有互补性的选址，仍然会有太阳不照耀和风不吹拂的时间。从历史上看，主要的挑战是夏天的下午，空调全速运转，以及偶尔的深冻。太阳风和沿海风在夏季高峰期表现良好，但在某些晚上我们需要其他东西才能发挥作用时可能会平静下来。”

他说，将煤炭从得克萨斯州的电网中消除只是一个时间问题。“我认为没有一家电力公司想长期经营煤电厂，”Cohan说。“与从头开始建设风能和太阳能项目相比，它们更污染环境，运营成本更高，而且大多数电力公司现在都有计划在2050年之前达到净零碳排放，如果不是之前的话。”

他说：“也许正因为如此，他们一直没有投资升级他们的煤电厂，其中许多煤电厂已经有40多年的历史，效率并不高。”