飙升的成本：气候变化对水资源的影响以及通往可持续能源网络的路径

具体而言，由于气候变化引起的水资源可用性变化可能导致到2050年水电发电减少多达23%，同时电力需求上升2%。这些变化可能在夏季合并，进一步增加电网的压力。

为了有效应对这些影响，西部美国需要在2030年至2050年之间将其电力容量提高多达139吉瓦，大约是加州峰值需求的三倍，并在同一时期将输电容量扩展多达13吉瓦。所需的总体投资可能高达1500亿美元。

这是在《自然通讯》（Nature Communications）（Szinai et al., 2024）上发布的一项研究的发现，该研究涉及加拿大学者与美国研究人员的合作，包括来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员。

在他们的研究中，团队考虑了西部美国对气候相关水问题的敏感性，例如气温上升、降雨模式变化和雪积减少。他们创建了模拟来连接区域水和电力系统，并评估了该地区在2030年至2050年之间如何适应各种气候变化情景，同时旨在向无碳能源电网转型。

“我们的发现表明，如果[西部美国]在规划中忽视气候变化的影响及相关水动态，电网将缺乏确保可靠性和实现脱碳目标所需的资源，”研究人员指出。

所有情景下水电的下降

根据所用模型，尽管太平洋西北地区可能会出现一些降雨增加，但西南地区可能会继续遭受干旱和干燥条件。因此，该地区的关键水盆地，包括科罗拉多河，仍将继续减少。

水电在西部地区提供20%的平均能源发电，预计将由于这些变化的条件而下降。这些模型表明，风能和太阳能等可再生能源的组合将是弥补水电损失所必需的。在显示水电短缺较小和能源消费增加较低的情景中，风能主要弥补缺口。相反，在短缺更显著的情景中，太阳能以及可调节的电池储存和地热能将是关键。

此外，建筑物对制冷的需求增加将导致电力需求上升，特别是在西南地区——加州、内华达州、亚利桑那州和新墨西哥州。相比之下，太平洋西北地区——俄勒冈州和华盛顿州——可能会出现供暖能源使用的下降，这将部分抵消制冷能源使用的上升。同时，山地地区——科罗拉多州、蒙大拿州、怀俄明州、爱达荷州和犹他州——与水消费相关的电力需求预计会增加。加州中央谷地的农业用水需求和相应的地下水抽水电力使用也将继续增长。

“如果我们不明确评估气候变化及其与水资源的相互联系可能如何影响未来的电力供需，电网规划者可能会严重低估实现脱碳和电网可靠性所需的资源规模和类型，”研究人员强调。

未来研究方向

未来的研究应侧重于研究需求灵活性措施如何帮助缓解供应短缺。此外，团队还计划调查电力部门的转型，如建筑和交通的广泛电气化，以及这些变化可能如何与电网的运行相互作用。需要更多分析，以理解加剧和更严重的干旱对西部地区水和电力系统的影响。

“最后，我们需要理解和解决在西部地区扩展输电能力所面临的重大政治挑战，因为这可能会复杂化增加容量的努力，”研究人员表示。

该研究得到了美国能源部的支持。