实时跟踪发电厂的排放

美国大约30%的温室气体排放来自燃烧化石燃料发电的发电厂。现在，斯坦福大学的科学家们开发了一种新的方法，可以在整个电网中逐小时跟踪这些排放。

根据斯坦福大学12月2日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的研究，这种新方法将为电网运营商和电力消费者提供一个实时减少二氧化碳(CO2)和其他排放的精确工具。

该研究的主要作者、博士生Jacques de Chalendar说:“如果我们想认真对待控制碳排放，我们需要精确地测量它们。”“以小时为单位看数据，而不是通常的月度或年度数据，是准确评估和控制排放的更有针对性的方法。”

这项新工具还将使电网运营商能够快速评估电力进口的碳强度，该研究的共同作者、斯坦福普雷科特能源研究所(Stanford Precourt Institute for Energy)联合主任萨莉·本森(Sally Benson)说。

“如果你知道一天中碳强度高的时间，你可以选择购买清洁能源地区的能源，”Benson说，他是地球能源与能源学院的能源资源工程教授环境科学。“这很重要，因为在我们展望未来的时候，我们很可能会看到一个全国范围内互联程度更高的电网。”

平衡机构

为美国大陆供电的电网由66个平衡机构组成——区域控制中心，负责每周7天、每天24小时匹配电力供应和需求。

在这项研究中，斯坦福团队使用美国环境保护署和能源信息管理局的公开数据，计算了2016年66个权威机构的每小时消耗和排放。”

最大的电力公司——宾夕法尼亚-新泽西-马里兰电力公司(PJM)——当年消耗了美国20%的电力，产生了电厂总排放量的19%。

但一项更精细的分析显示，随着时间和季节的变化，会出现明显的波动。研究发现，在炎热的夏季傍晚和初秋，PJM的消耗和排放最大。

德查伦达说:“当你追踪排放量的时候，你需要看到白天和晚上每小时都发生了什么。”“如果没有时间粒度，你就会错过很大一部分。”

出口排放

平衡当局经常进口和出口电力，以满足地区能源需求，特别是在美国西部。

德查伦达说:“人们以为他们的电力来自附近地区，但实际上，美国电网是一个巨大的相互连接的机器，在一个地方产生的电力经常被消耗在其他地方。”

但他补充说，电网一端的电力消耗可能导致数百英里外的二氧化碳和有毒空气污染物的排放。

他说:“有些地方的所有排放来自发电，而不是电力。”“这些地区的人们往往承受着不成比例的空气污染负担。”

美国最大的电力进口商之一是加州独立系统运营商(CISO)，这个平衡机构在2016年管理了该州84%的电力消耗。同年，进口占CISO电力消耗的28%，二氧化碳排放量的40%。

研究发现，在包括CISO在内的加州五大平衡领域，进口约占二氧化碳排放量的30%。但是这些进口的二氧化碳和相关的空气污染实际上是在加州以外的州排放的，比如亚利桑那州，这些州用煤和天然气发电，然后把电力出口到西海岸。

总的来说，西部电网17%的二氧化碳排放是为了满足不同地区的电力消耗。

清洁进口

在一年中的不同时期，排放量也有很大差异。本森说:“就CISO而言，我们估计，在秋季，进口的每小时碳强度中值是每兆瓦时394公斤二氧化碳。”“但到了春天，它下降到216公斤/千兆瓦时。这是明显降低。”

了解季节变化将对出口国产生直接影响。本森说，如果加州要在2045年之前实现100%无碳电力的目标，实时追踪这些排放源对加州来说也至关重要。

她说:“加州实现这一宏伟目标的一个途径是进口清洁电力。”“但这需要CISO和其他平衡机构持续监控电网，以确保他们从其他州购买清洁能源。”

de Chalendar补充说，对于希望解决气候变化问题的政策制定者来说，有准确的数据来理清复杂的碳流动是至关重要的。

他说:“那些消耗进口电力的州应该为出口排放负责，但这个问题不能仅靠各州来解决。”“来自网格不同部分的人应该作为对话的一部分出现在房间里。在某种程度上，你必须开始考虑地区或联邦层面的问题。”

de Chalendar说，新工具还将为大公司提供一种更严格的方式来监控电力使用和减少碳足迹。

他说:“公司将能够看到他们每年每小时消耗了多少电力，以及电力的排放强度。”“这将使它们能够调整运营计划，以更好地匹配电网的碳强度。”

Benson说，到目前为止，政策制定者有时不得不在几乎没有数据的情况下对进口产品的碳强度做出假设。

她说:“现在他们有了一种非常技术性的、具有实际意义的数学方法。”“雅克正在努力使这个工具可以使用公共数据集全天候实时访问。”

新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.stanford.edu/2019/12/04/tracking-power-plant-emissions-real-time/