交叉信息研究院于洋课题组合作揭示风电光伏进入电力市场后的复杂链式反应

近日，清华大学交叉信息研究院于洋课题组与合作者发现在有核电的地区，风电和光伏的发展会造成一段时间内的碳排放上升。研究发现到2030年前，由于风电光伏的增长，在美国的两个主要电力市场中将因挤出核电而累积造成接近1.4亿吨的额外温室气体排放。风电和光伏普遍被认为是零碳排放的发电技术。因此，推动风电光伏替代化石能源发电，成为了各国和各地区能源低碳转型最主要的策略。然而，这一反直觉的发现，揭示了现有碳减排战略对气候变化带来了潜在的风险，有必要及时进行调整。

通过对风电光伏不确定性对市场竞争和投资的分析，研究发现了风电光伏进入电力市场后的复杂链式反应。在有核电的市场中，风电光伏的增长会导致核电过早退出市场。与此同时，风电和光伏并不能完全填补因核电退出而遗留的市场份额。这导致了化石能源进而填补了核电留下的部分市场份额。换而言之，风电光伏的增长，推动了高碳排放的煤炭和天然气发电替代零碳排放的核电，因而造成碳排放的上升。

图1.碳排放最小的风电光伏比例演化路径

该研究进一步分析发现，由于挤出效应的存在，风电和光伏的组成比对未来几十年碳排放累积量的大小有关键性的影响。合理的风光比能最大限度的推迟挤出效应的发生，同时带来最和缓的碳排放增速，从而最小化碳排放的累积量。图1所示为美国得克萨斯州市场的风电和光伏比例最优演化路径。

令人忧虑的是，一些被寄予厚望的技术例如储能技术，并不能有效缓解风电光伏挤出核电造成的碳排放增长。上述发现不仅指出了现有全球碳排放削减战略的风险，也提出了一系列政策改进建议，包括了在现有新能源发电指标政策中，明确风电光伏在不同阶段的比例、补贴核电避免其过早退出市场等。

该研究以“可再生能源挤出核能造成潜在的温室气体排放”(Potential greenhouse gas risk led by renewable energy crowding out nuclear power)为题发表在《细胞》出版集团子刊《交叉科学》(iScience)上。论文的第一作者为中国石油大学赵晓丽教授，通讯作者为清华大学交叉信息研究院于洋助理教授，其他合作者来自清华大学环境学院和中国石油大学经管学院。

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