能源系统期待更强气候洞察力

■本报记者 李丽旻

近日，世界气象组织、国际可再生能源署和欧洲中期天气预报中心共同发布《2023年回顾：气候驱动的全球可再生能源潜在资源和能源需求》报告(以下简称“报告”)，聚焦全年地表温度刷新当时最高纪录的2023年，该报告发现厄尔尼诺、拉尼娜等气候现象对风速、太阳辐射、降水等都造成显著影响，在全球风电、光伏等可再生能源加速部署的背景下，能源系统的气候敏感度愈加凸显。

报告强调，全球能源系统加速向清洁低碳转型，要确保能源系统的可靠性和韧性以及完善电力需求和供应规划，提高天气和气候洞察力正变得日渐重要。

■■气候变化触发风光波动

2023年是气候变化问题获得前所未有关注的一年。根据世界气象组织数据，2023年，全球温室气体浓度、地表温度、海洋热量和酸化、海平面上升、南极海冰面积和冰川消融等多项气候变化指标均创下新纪录。

在全球能源系统可再生能源占比不断增长的当下，能源系统也愈加“靠天吃饭”，2023年的可再生能源表现为未来能源系统发展提供了不少经验和教训。报告指出，通过监测2023年风电、光伏、水电等可再生能源容量系数，研究发现各类可再生能源发电水平与气候变化现象高度相关，尽管不同地区、不同可再生能源技术的发电情况存在一定差异，但可再生能源发电表现整体出现显著波动。

与1991年至2020年平均水平相比，2023年，太阳能光伏发电容量系数异常水平相对有限，波动幅度不到10%，尤其是受厄尔尼诺条件驱动，2023年光伏发电水平超出预期。在厄尔尼诺现象影响下，南美洲太阳能光伏容量系数提升了3.9%，在巴西，总装机容量为37吉瓦太阳能光伏电站因此多发了3太瓦时电力。

风力波动相对更为明显，2023年，全球风力发电容量系数异常水平达到15%。在非洲南部、东亚、欧洲中东部等地区，风速变化导致风力发电水平高于预期，而在南美、中东等地区，风速波动导致风力发电容量系数下降了4%至8%。以印度为例，2023年该国风力发电装机超过40吉瓦，但受气象条件影响，发电容量系数降低，发电量与往年平均水平相比减少了7太瓦时。

■■多重因素危及能源可靠性

在报告作者看来，不论是在高于平均值干燥条件下的太阳能发电、在从拉尼娜转向厄尔尼诺条件的风力发电，还是降水波动影响下水力发电，气候对电力供应和需求都有直接影响。

报告也指出，气候变化对不同区域影响也不同，2023年，厄尔尼诺现象虽然让太阳能光伏发电量超出预期，但也导致部分高度依赖水电地区因降水减少而缺电。整体来看，全球范围内的气候变化正为全球能源系统敲响警钟。

不过，气候变化对能源可靠性的影响不止于此。《自然》杂志也在近期发布最新研究表明，根据每小时气象数据以及历史趋势分析，1980年以来，全球范围内极端缺电事件发生的频率、时长和强度都有所增长。1980年至2022年期间，后22年能源系统缺电事件时长较前20年增加了4.1小时，而这一影响也存在明显的地域差异。

国际能源署也在2025年电力报告中指出，从冬季极端严寒到极端热浪，尤其如果叠加干旱、电厂故障等因素，可能对电力系统造成巨大压力。2024年，美国因冬季严寒有超过80万户电力消费者用电受到影响，影响范围多达12个州，愈加频繁的飓风天气更让美国多地电力基础设施受到威胁。

国际能源署认为，极端天气发生频率和强度的增加都对电力系统可靠性带来挑战，不仅造成需求侧大幅波动，更是让发电侧充满了不确定性。

■■气候洞察力或成必须

根据报告预测，到2030年，全球风力发电装机容量将达3000吉瓦，太阳能光伏发电装机容量有望扩大至5400吉瓦，水电装机容量则将达到1500吉瓦，可再生能源在能源系统中将发挥举足轻重的作用。

在此背景下，气候变暖虽然对能源系统带来挑战，但这同样带来了前所未有的发展机遇。报告提出：“将气候洞察力融入能源规划会使发电更为可靠，有助于预测季节性需求高峰，增强未来基础设施发展的适应性。”

报告强调，理解气候变化因素对各类可再生能源发电水平的影响，对维护能源系统韧性至关重要，类似拉尼娜和厄尔尼诺的大规模气候现象正在重塑全球能源系统。为此，各国应加强气候洞察力，在规划能源系统之初就考虑到各类气候现象的影响，同时应设计更为灵活的能源市场结构，确保电力市场能够高效率使用可再生能源，并为需求侧提供灵活的解决方案。此外，能源系统也应尽可能实现多元化，深度融合太阳能光伏、风电、水电以及其他新兴能源技术，提高能源系统韧性。

另外，报告还呼吁加强全球合作，系统性收集和分享相关数据，更好地建立能源模型，共同应对气候变化挑战。