新报告旨在确保气候变化中水电的可持续性

美国能源部橡树岭国家实验室为水电运营商提供了新数据，以更好地应对极端天气事件和气候变化导致的季节性能源需求变化。

对于这份新报告，ORNL研究人员使用缩小的全球气候预测来模拟美国132个联邦水电设施的未来水文状况。由此产生的预测将使水电运营商和政策制定者能够通过改变运营计划和每个季节的用水量来规划不断变化的气候条件和减少可用水量，作为整体缓解战略的一部分。

“未来极端事件的加剧，包括洪水和干旱，是威胁美国水电系统和基础设施复原力的最关键问题之一，”ORNL水电项目经理Shih-ChiehKao说。“这种新常态要求我们以不同的方式思考当前的运营实践，以适应不断变化的气候。”

除了极端事件之外，水资源可用性与能源需求之间日益加剧的冲突是水电运营商面临的另一个挑战。美国西部的融雪季节早于预期可能会影响径流。随着能源需求的增长，这可能会导致夏季水力发电用水量减少。由于气温上升，蒸发量增加也给防洪、航行、市政供水以及工农业用水所需的水带来压力。

更好地了解这些变化对未来的能源规划很重要。水电提供了美国35%的可再生能源和近7%的电力

ORNL与DOE的水电技术办公室和其他联邦机构合作，建立在过去10年进行的两轮水文气候评估的基础上。该研究仅关注联邦水电设施，这些设施约占美国所有水电容量的一半，并为社区提供各种非电力服务。这些设施生产的能源由美国能源部电力营销管理局销售，主要出售给美国33个州的公共电力公司和农村电力合作社。

基于数据的洞察力

该研究植根于耦合模型比对项目定期更新的全球气候预测，该项目支持政府间气候变化专门委员会的定期研究。然而，为了获得每个流域的最佳气候信号，研究人员必须考虑每个设施和位置的独特特征。

从2010年到2013年，ORNL研究人员收集了关于观测和模拟的气候事件、水力发电厂的历史生成以及每个地区独特的流域和地表特征的各种数据。研究小组利用这些数据开发了一个评估框架，该框架可以通过模拟各种水文条件来预测水电运行的可用水量，包括年度和季节性气温、降水、融雪或雨水的径流以及干旱程度。

从2014年到2017年，该团队专注于气候变化如何影响每月和跨季节的水力发电。这一改进提供了关键数据和预测，使水电运营商能够评估当前的运营实践，重点是气候适应。

在最近的一次迭代中，从2018年到2022年，ORNL开发了一个多模式评估框架，以更好地揭示跨地区未来水电预测的不确定性和可。太平洋西北国家实验室和德克萨斯A&M大学与ORNL在该项目的这一阶段进行了合作。

通过使用一套数值模型和统计方法，研究人员将全球气候变化信号缩减为每个流域位置的未来水文和水电预测。每项评估都包括对未来水流、水电运行和水库蒸发的模拟。基于这些模拟，研究人员还估计了受气候条件变化影响的未来能源需求。

为了保持水电作为可再生能源的优势，灵活性将是关键，这些模型为长期规划提供了各州的路线图。

为了向更多的水电利益相关者提供规划气候变化影响所需的工具和数据，能源部正在将其研究扩展到非联邦水电设施，其运营商可能没有资源来研究和应对这些挑战。

“气候系统很复杂，”Kao说，“但我们现在可以整合越来越精确的预测模型，以了解极端气候的潜在变化，并确定可以采取哪些措施来缓解这些变化。”