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根據(jù)萊斯大學(xué)工程師的最新研究，德克薩斯州可以成為美國的一個榜樣，在滿足該州能源需求的同時，如何有效地用風(fēng)能和太陽能替代煤炭，以滿足環(huán)境目標(biāo)。

這項(xiàng)由環(huán)境工程師丹尼爾·科漢（Daniel Cohan）和賴斯大學(xué)喬治·R·布朗工程學(xué)院（George R.Brown School of Engineering）高級計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)學(xué)生理查德·莫爾斯（Richard Morse）領(lǐng)導(dǎo)的新工作使用優(yōu)化建模來確定擬建風(fēng)能和太陽能項(xiàng)目的最低成本組合，這些項(xiàng)目有可能取代德克薩斯州的燃煤發(fā)電。

正如作者在《可再生能源：風(fēng)、水和太陽能》雜志上發(fā)表的論文中所說，“簡單地說，德克薩斯州的某個地方并不總是有風(fēng)，也不總是陽光充足，但幾乎總是有風(fēng)或陽光充足。”

科漢說，這可能會使風(fēng)能和太陽能取代幾乎所有的煤炭產(chǎn)量，尤其是如果風(fēng)能和太陽能項(xiàng)目位于提供互補(bǔ)產(chǎn)出的位置。這篇新論文基于他實(shí)驗(yàn)室2018年的一項(xiàng)研究。

土木與環(huán)境工程副教授科漢說：“這篇論文實(shí)際上是關(guān)于我們?nèi)绾伪M快擺脫煤炭。”。“德克薩斯州仍然比其他任何州燃燒更多的煤炭，排放更多的二氧化硫和其他污染。盡管過渡不可避免，但我們迫切需要盡快停止使用煤炭，以改善空氣質(zhì)量和健康。”

莫爾斯說：“清理我們用來為社會提供動力的能源是我們需要做的最重要的事情之一。”他因在該項(xiàng)目上的工作而在2020年德克薩斯州能源峰會上贏得了馬爾科姆裁決紀(jì)念海報(bào)比賽。“科漢教授宣傳這是一個數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，這是我的背景，所以能夠幫助我完成一個清潔能源整合項(xiàng)目對我來說非常有趣。”

2018個大型德克薩斯煤廠關(guān)閉，大部分剩余工廠的產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生產(chǎn)能力，包括2021年2月凍結(jié)期間的停產(chǎn)。該團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)，到2020年6月，已經(jīng)向德克薩斯州電力可靠性委員會提出的風(fēng)能和太陽能項(xiàng)目中，只有三分之一可以替代該州幾乎所有的煤炭發(fā)電。自2020年6月以來，已有數(shù)十個這樣的項(xiàng)目建成，擬議中的太陽能項(xiàng)目數(shù)量增加了一倍。

風(fēng)能和太陽能成功的關(guān)鍵是擴(kuò)建輸電線路，將該州風(fēng)力最強(qiáng)、陽光最充足的地區(qū)連接到城市。

科漢說：“在德克薩斯州，這是阻礙風(fēng)能和太陽能發(fā)展的最大瓶頸。”。“去年通過的兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案是一個良好的開端，但沒有足夠的資金用于輸電。此外，由于沒有連接到其他電網(wǎng)，德克薩斯州錯過了向其他州出售剩余風(fēng)能和太陽能的機(jī)會。”

Cohan指出，天然氣將繼續(xù)對德克薩斯近期的電力可靠性至關(guān)重要，尤其是在ERCOT從2021的冰凍期復(fù)蘇后。然而，他說，風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠的互補(bǔ)選址可以減少對天然氣和儲存的需求，并消除對煤炭的需求。研究表明，西德克薩斯州的風(fēng)力往往在夜間達(dá)到峰值，而南德克薩斯州的風(fēng)力在夏季的下午和晚上達(dá)到峰值。加上白天的太陽能，這些互補(bǔ)能源可以覆蓋一年中的大部分時間，但不是所有時間。

科漢說：“即使采用互補(bǔ)選址，也會有幾個小時太陽不發(fā)光，風(fēng)不刮。”。“從歷史上看，主要的挑戰(zhàn)一直是夏季下午，當(dāng)空調(diào)全速運(yùn)轉(zhuǎn)時，偶爾會出現(xiàn)深凍。太陽能和沿海風(fēng)在夏季高峰期表現(xiàn)良好，但在某些晚上，當(dāng)我們需要其他東西來啟動時，可能會有間歇。”

他說，從德克薩斯電網(wǎng)中淘汰煤炭只是時間問題?？茲h說：“我認(rèn)為沒有一家電力公司愿意長期經(jīng)營煤電廠。”。“它們比白手起家建設(shè)風(fēng)能和太陽能項(xiàng)目更臟，運(yùn)營成本也更高，而且大多數(shù)公用事業(yè)公司現(xiàn)在都計(jì)劃到2050年（如果不是之前的話）實(shí)現(xiàn)凈零碳排放。

他說：“也許正因?yàn)槿绱?，他們一直沒有投資對煤電廠進(jìn)行升級改造，其中許多煤電廠已有40多年的歷史，而且效率不高。”。

這篇論文的合著者是賴斯大學(xué)土木工程專業(yè)本科生薩拉·薩爾瓦托和校友喬安娜·斯盧薩雷維奇，她現(xiàn)在是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究生。

能源基金會支持了這項(xiàng)研究。

原標(biāo)題：在德克薩斯州，風(fēng)能、太陽能可能取代煤電