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在推動(dòng)西部山區(qū)及更偏遠(yuǎn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)去碳化過程中，人們談?wù)撟疃嗟氖秋L(fēng)能、太陽能、電動(dòng)汽車、氫能以及碳捕獲和碳存儲(chǔ)。電網(wǎng)作為相互連接的發(fā)電廠、輸電線路和控制中心，維持著全國的照明，是未來碳中和電氣化世界不可或缺的推動(dòng)者,我們不該對其避而不談。

洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室（Los Alamos National Laboratory）的能源與經(jīng)濟(jì)學(xué)研究員瑪麗·尤爾斯（Mary Ewers）研究電網(wǎng)已有十多年，她表示，無論是在設(shè)計(jì)還是整體容量、存儲(chǔ)和儲(chǔ)備方面，未來實(shí)現(xiàn)碳中和需要對電網(wǎng)進(jìn)行重大改革，因?yàn)闊o論是駕駛汽車還是家庭取暖，耗電量都越來越多。實(shí)現(xiàn)碳中和還需要科學(xué)向公眾和決策者提供相關(guān)選擇信息，以便他們在各個(gè)層面，從社區(qū)到各州乃至各地區(qū)，給予支持并做出最佳選擇。

基于地點(diǎn)的解決方案

尤爾斯利用山間西部（I-WEST）能源可持續(xù)性和過渡倡議引領(lǐng)電能發(fā)展。I-WEST由美國能源部贊助，由洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室牽頭，匯集了各行各業(yè)的人們，以推動(dòng)向碳中和能源經(jīng)濟(jì)的過渡。I-WEST地區(qū)包括亞利桑那州、科羅拉多州、蒙大拿州、新墨西哥州、猶他州和懷俄明州。每個(gè)州的社區(qū)都受到了市場向新能源轉(zhuǎn)型的影響。

尤爾斯表示，I-WEST是一項(xiàng)基于地方的倡議，致力于尋找最適合該地區(qū)的戰(zhàn)略和技術(shù)，以減少各部門的碳排放，同時(shí)，它可以提供可靠的能源，促進(jìn)就業(yè)，并推動(dòng)社區(qū)繁榮。

今年下半年，I-WEST將制定初步的能源轉(zhuǎn)型路線圖，其中包括實(shí)現(xiàn)碳中和的途徑，重點(diǎn)聚焦在氫氣、二氧化碳、生物能源和低碳電力這四個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)社區(qū)的意見，路線圖將概述該地區(qū)人民的需求和關(guān)注點(diǎn)、該地區(qū)最適合部署的技術(shù)、可用于碳中和能源的資源、潛在的行業(yè)合作伙伴以及經(jīng)濟(jì)和政策前景。

碳中和能源系統(tǒng)不會(huì)增加二氧化碳排放量，它是控制氣候變化至關(guān)重要的一環(huán)。

需要廣泛的能源技術(shù)

尤爾斯稱，I-WEST地區(qū)的電力部門每年二氧化碳排放總量達(dá)1.66億噸，其中有1.29億噸源于煤炭發(fā)電，3700萬噸源于天然氣發(fā)電。隨著向碳中和電力轉(zhuǎn)變，我們將需要依賴廣泛的能源技術(shù)，包括家喻戶曉的風(fēng)能和太陽能，以及更先進(jìn)的技術(shù)，例如將氫氣與天然氣混合，用公用事業(yè)規(guī)模的電池來儲(chǔ)存可變的可再生能源以供按需使用，小型模塊化核反應(yīng)堆等。

我們需要一些使能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這些途徑。碳捕獲可以立即減少點(diǎn)源排放，實(shí)現(xiàn)氫生產(chǎn)型碳中和；公用事業(yè)規(guī)模的電池可以讓可再生能源變得可靠；水處理技術(shù)可以減少能源生產(chǎn)用水。

其中一個(gè)關(guān)鍵難題就是要從煙囪排放中捕獲碳并將其隔離在地質(zhì)構(gòu)造中，或?qū)⑵溆糜谛滦突炷恋犬a(chǎn)品中。碳捕獲可以減少傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電廠的碳足跡，并最終實(shí)現(xiàn)碳中和。

通過與電力生產(chǎn)和傳輸部門、工業(yè)消費(fèi)者、地區(qū)和農(nóng)村合作社、地方大學(xué)以及能源部實(shí)驗(yàn)室之間的研討會(huì)，I-WEST已經(jīng)明確了向碳中和過渡的種種挑戰(zhàn)，并找到了最適合該區(qū)域的途徑。該地區(qū)太陽能豐富，理應(yīng)使用可再生能源。由于該地區(qū)資源充沛、勞動(dòng)力充足以及基礎(chǔ)設(shè)施完備，所以天然氣和氫氣混合成為該地區(qū)能源轉(zhuǎn)型的“橋梁技術(shù)”。由于該地區(qū)擁有開采和再加工鈾的能力，核能發(fā)展前景廣闊。

實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的首先要平衡輸電網(wǎng)的負(fù)載，也就是將供應(yīng)與波動(dòng)（可能會(huì)增加）的需求相匹配。平衡輸電網(wǎng)的負(fù)載，其中一個(gè)難題是存儲(chǔ)可再生能源發(fā)電，以便電網(wǎng)在化石燃料無法提供穩(wěn)定電力的情況下處理極端事件。解決措施可以從電網(wǎng)規(guī)模電池入手，或采用泵水蓄能等其他選擇。泵水蓄能利用風(fēng)力或太陽能將大型蓄水電池組中的水不斷提升高度，然后將水從高處釋放。當(dāng)水流過水力發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電時(shí)，重力做功。然而，水資源供應(yīng)是有限的，這可能是其中一個(gè)影響因素。

地?zé)崾强稍偕茉吹囊粋€(gè)地域性選擇，它利用西部地區(qū)的高溫，在沒有電網(wǎng)規(guī)模電池的情況下，仍然可以提供穩(wěn)定的電力。雖然目前的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)限制了地?zé)崮茉谠摰貐^(qū)的調(diào)動(dòng)使用，但正在探索和開發(fā)的新技術(shù)可以大大增加地?zé)岬氖褂?，以?shí)現(xiàn)該地區(qū)的碳中和。

同時(shí)也存在著其他挑戰(zhàn)，例如將電力從新來源輸送到最終用戶的傳輸能力有限。另一個(gè)挑戰(zhàn)是缺乏地域性的定價(jià)體系，這會(huì)造成向碳中和能源轉(zhuǎn)變的最大影響因素，即成本。經(jīng)濟(jì)因素可以驅(qū)動(dòng)每一個(gè)決定。部署這些新技術(shù)的許多成本將通過地方稅轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者，監(jiān)管機(jī)構(gòu)必須批準(zhǔn)這些費(fèi)率。這并不意味著每個(gè)人的電費(fèi)都會(huì)飆升，因?yàn)殡娏就ǔ?huì)進(jìn)行新的投資，這些投資是通過費(fèi)率來支付的，但這些問題需要在各個(gè)層面采取新的解決方法。

區(qū)域性電網(wǎng)應(yīng)對這些挑戰(zhàn)將需要萬無一失的全系統(tǒng)計(jì)劃。在研究電網(wǎng)漏洞、優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行以保持電網(wǎng)彈性方面，洛斯阿拉莫斯擁有數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)，在與該地區(qū)利益相關(guān)者合作的I-WEST計(jì)劃中處于有利地位。

尤爾斯表示，這不是實(shí)現(xiàn)碳中和的單一技術(shù)，而是一系列的解決方案。

原標(biāo)題： 碳中和的未來取決于更新制造、運(yùn)輸和儲(chǔ)存電力的方式