极端天气事件-如严重干旱、风暴和热浪-已经被预测变得更加普遍,并且已经开始发生。 研究较少的是对能源系统的影响,以及社区如何避免昂贵的干扰,如部分或全部停电。

现在,一个国际科学家小组发表了一项新的研究,提出了一种优化方法,用于设计具有气候复原力的能源系统,并帮助确保社区能够在天气和气候多变的情况下满足未来的能源需求。 他们的发现最近发表在“自然能源”上。

一方面是能源需求-有不同类型的建筑需求,如供暖、冷却和照明。 伯克利实验室协助设计这项研究的科学家田振红说:“由于长期气候变化和短期极端天气事件,室外环境发生了变化,从而导致建筑能源需求的变化。” “另一方面,气候也会影响能源供应,例如水力、太阳能和风力涡轮机发电。 这种情况也可能因天气条件而改变“。

该小组与瑞士、瑞典和澳大利亚的合作者合作,并由洛桑联邦理工学院的一名科学家领导,开发了一种随机-鲁棒优化方法来量化影响,然后利用数据设计气候抗御能源系统。 当变量随机或不确定时,常采用随机优化方法..

“能源系统是为运作30年或更长时间而建造的。 目前的做法只是假设今天的典型天气条件;城市规划者和设计师通常不会考虑未来的不确定性。”伯克利实验室的多尺度能源建模和模拟的计算科学家洪说。 “未来的气候和天气有很多不确定性。”

研究中定义的“能源系统”为一组建筑物提供能源需求,有时提供能源储存。 所提供的能源可包括来自传统或可再生能源的气体或电力。 这种社区能源系统在美国并不普遍,但可能在一些大学校园或商业园区中找到。

研究人员调查了30个瑞典城市的各种情景。 他们发现,在某些情况下,一些城市的能源系统将无法产生足够的能源。 值得注意的是,气候多变性可能在总能源发电和需求之间造成34%的差距,供电可靠性下降16%,这种情况可能导致停电。

该研究的主要作者、EPFL太阳能和建筑物理实验室的科学家Dasun Perera说:“我们观察到,目前的能源系统的设计方式使它们非常容易受到风暴和热浪等极端天气事件的影响。 “我们还发现,气候和天气的多变性将导致可再生能源被输入电网的大幅波动以及能源需求。 这将使能源需求和发电难以匹配。 处理气候变化的影响将比我们以前想象的要困难。”

作者指出,35亿人生活在城市地区,消耗了全球能源的三分之二,到2050年,城市地区预计将拥有世界人口的三分之二以上。 他们写道:“支持可再生能源技术一体化的分布式能源系统将支持城市环境中的能源过渡,并在适应和减缓气候变化方面发挥至关重要的作用。

洪领导伯克利实验室的一个城市科学研究小组,在城市规模上研究能源和环境问题。 该小组是伯克利实验室建筑技术和城市系统司的一部分,几十年来,该司一直在研究如何在建筑环境中提高能源效率。