风能，太阳能可以取代德克萨斯州的煤电

根据莱斯大学工程师的最新研究，德克萨斯州可以成为全国如何有效地用风能和太阳能替代煤炭以满足该州能源需求同时满足环境目标的典范。

由环境工程师 Daniel Cohan 和莱斯大学 George R. Brown 工程学院高级计算机科学专业的 Richard Morse 领导的这项新工作使用优化模型来确定具有替代燃煤发电潜力的拟议风能和太阳能项目的成本最低组合德州一代。

正如作者在《可再生能源：风能、水和太阳能》杂志上发表的论文中所述，“简而言之，它并不总是有风，也不总是晴天，但在德克萨斯州的某个地方几乎总是有风或晴天。”

科汉说，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提供互补输出的位置。这篇新论文建立在他实验室 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从煤炭过渡，”土木与环境工程副教授科汉说。“德克萨斯州仍然比其他任何州燃烧更多的煤炭，排放更多的二氧化硫和其他污染物。尽管转型不可避免，但我们必须尽快摆脱煤炭，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，”莫尔斯说，他在 2020 年德克萨斯能源峰会上赢得了马尔科姆判决纪念海报比赛，因为他在该项目上的工作。“科汉教授宣传它是一个数学倾向项目，这就是我的背景，所以能够帮助一个清洁能源整合项目对我来说非常有趣。”

德克萨斯州的几家大型燃煤电厂于 2018 年关闭，大多数剩余电厂的运营都远低于产能，包括 2021 年 2 月冻结期间的停电。该团队的研究发现，到 2020 年 6 月，已经向德克萨斯州电力可靠性委员会提出的风能和太阳能项目中，只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，已建成数十个此类项目，拟建太阳能项目的队列增加了一倍。

风能和太阳能成功的关键将是扩大连接该州风力最大和阳光最充足的地区与城市的输电线路。

“在德克萨斯州，这是减缓风能和太阳能增长的最大瓶颈，”科汉说。“去年通过的两党基础设施​​法案是一个良好的开端，但几乎没有足够的资金用于传输。此外，由于没有连接到其他电网，德克萨斯州错过了向其他州出售剩余风能和太阳能的机会。”

Cohan 指出，天然气在短期内将继续对德克萨斯州的电力可靠性至关重要，特别是随着 ERCOT 努力从 2021 年的冰冻中恢复过来。然而，风能和太阳能农场的互补选址可以减少对天然气和储存的需求，以及他说，消除对煤炭的需求。研究表明，来自西德克萨斯的风能往往在一夜之间达到峰值，而南德克萨斯的风在夏季下午和晚上的海风达到峰值。与白天的太阳能一起，这些互补的来源可以覆盖一年中的大部分时间，但不是所有时间。

“即使有互补的选址，仍然会有几个小时没有阳光照射，没有风吹，”科汉说。“从历史上看，主要的挑战是夏季下午空调开足马力，偶尔会出现深度冻结。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来踢时可能会平静下来在。”

他说，从德克萨斯电网中淘汰煤炭只是时间问题。“我认为没有一家电力公司愿意长期经营燃煤电厂，”科汉说。“它们比从头开始建造风能和太阳能项目更脏、更昂贵，大多数公用事业公司现在计划到 2050 年实现净零碳排放，如果不是更早的话。

“也许正因为如此，他们没有投资升级他们的燃煤电厂，其中许多燃煤电厂已有 40 多年的历史，效率不高，”他说。

该论文的共同作者是莱斯大学土木工程专业的 Sarah Salvatore 和校友 Joanna Slusarewicz，现在是卡内基梅隆大学的研究生。

能源基金会支持这项研究。