據(jù)預(yù)測(cè)，極端天氣事件(例如嚴(yán)重的干旱，暴風(fēng)雨和熱浪)將變得越來(lái)越普遍，并且已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生。較少研究的是對(duì)能源系統(tǒng)的影響以及社區(qū)如何避免代價(jià)高昂的破壞，例如部分或全部停電。

現(xiàn)在，一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一項(xiàng)新研究，提出了一種用于設(shè)計(jì)具有氣候適應(yīng)性的能源系統(tǒng)的優(yōu)化方法，并可以確保在氣候和氣候多的情況下，確保社區(qū)能夠滿足未來(lái)的能源需求。他們的發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在《自然能源》上。

“一方面是能源需求-建筑物的需求類型不同，例如供暖，制冷和照明。由于長(zhǎng)期的氣候變化和短期的極端天氣事件，室外環(huán)境發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致了建筑的變化。建筑能源需求”，幫助設(shè)計(jì)這項(xiàng)研究的伯克利實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家Tianzhen Hong說(shuō)。“另一方面，氣候也會(huì)影響能源供應(yīng)，例如水力，太陽(yáng)能和風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電。由于天氣情況，能源供應(yīng)也可能發(fā)生變化。”

該團(tuán)隊(duì)與瑞士，瑞典和澳大利亞的合作者合作，在洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的科學(xué)家的帶領(lǐng)下，開(kāi)發(fā)了一種隨機(jī)魯棒的優(yōu)化方法來(lái)量化影響，然后使用該數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)耐氣候變化的能源系統(tǒng)。當(dāng)變量是隨機(jī)的或不確定的時(shí)，經(jīng)常使用隨機(jī)優(yōu)化方法。

領(lǐng)導(dǎo)多尺度能源建模的計(jì)算科學(xué)家Hong表示：“能源系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間可以達(dá)到30年或更長(zhǎng)時(shí)間。目前的做法僅是假設(shè)當(dāng)今的典型天氣情況;城市規(guī)劃人員和設(shè)計(jì)師通常不會(huì)考慮未來(lái)的不確定性。”在伯克利實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真。“未來(lái)的氣候和天氣存在很多不確定性。”

研究中定義的“能源系統(tǒng)”為一組建筑物提供了能源需求，有時(shí)還提供了能量存儲(chǔ)。供應(yīng)的能源可能包括來(lái)自常規(guī)或可再生資源的天然氣或電力。這種社區(qū)能源系統(tǒng)在美國(guó)并不常見(jiàn)，但可以在某些大學(xué)校園或商業(yè)園區(qū)中找到。

研究人員調(diào)查了瑞典30個(gè)城市的各種情況。他們發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，某些城市的能源系統(tǒng)將無(wú)法產(chǎn)生足夠的能源。值得注意的是，氣候變化會(huì)在總發(fā)電量和需求之間造成34%的差距，而在供電可靠性方面下降16%，這種情況可能導(dǎo)致停電。

該研究的主要作者，EPFL太陽(yáng)能和建筑物理實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Dasun Perera表示：“我們觀察到當(dāng)前的能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使其對(duì)極高的極端天氣事件(例如風(fēng)暴和熱浪)高度敏感。“我們還發(fā)現(xiàn)，氣候和天氣的多將導(dǎo)致饋入電網(wǎng)的可再生能源和能源需求出現(xiàn)重大波動(dòng)。這將使能源需求和發(fā)電難以匹配。應(yīng)對(duì)氣候變化的影響是將會(huì)比我們以前認(rèn)為的要困難得多。”

作者指出，有35億人居住在城市地區(qū)，消耗了全球三分之二的能源，到2050年，城市地區(qū)預(yù)計(jì)將占世界人口的三分之二以上。他們寫道：“支持可再生能源技術(shù)整合的分布式能源系統(tǒng)將支持城市環(huán)境下的能源轉(zhuǎn)型，并在適應(yīng)和緩解氣候變化方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。”

Hong領(lǐng)導(dǎo)伯克利實(shí)驗(yàn)室的城市科學(xué)研究小組，研究城市規(guī)模的能源和環(huán)境問(wèn)題。該小組隸屬于伯克利實(shí)驗(yàn)室的建筑技術(shù)和城市系統(tǒng)部門，該部門數(shù)十年來(lái)一直處于研究提高建筑環(huán)境能源效率的前沿。