隨著能源系統轉變為依靠可再生能源和電氣化來緩解氣候變化，它們遇到了能源供應和需求的年際變化性更強的問題。然而，大多數基礎設施規劃都依賴于單一天氣年，可能缺乏穩健性。

2024年12月16日，丹麥奧胡斯大學Ebbe Kyhl G?tske研究員在國際知名期刊Nature Communications發表題為《Designing a sector-coupled European energy system robust to 60 years of historical weather data》的研究論文，Ebbe Kyhl G?tske研究員為論文通訊作者兼第一作者。

Ebbe Kyhl G?tske，丹麥奧胡斯大學研究員。其主要研究方向為能源系統、可再生能源、水力發電、氣候變化等。

在本文中，作者優化了在62個不同天氣年份二氧化碳（CO₂）凈零排放情況下，歐洲能源系統的容量布局。

作者每隔一個天氣年份就修正布局并優化其運行，以評估資源充足性和CO₂排放量。分析顯示，不同天氣年份的系統總成本存在±10%的變化。

事實證明，多年來針對復合天氣事件而設計的布局更加穩健，與1990年的水平相比，實現了99.9%的資源充足率和每年-0.5%的凈負CO₂排放量。

受CO₂稅監管的CO₂排放備用發電提供了一種經濟的增強穩健性的措施。它僅略微增加排放量，使所有布局的平均排放量保持在1990年水平的1%以下。

作者的研究結果強調政策制定者和能源利益相關者需要在未來基礎設施規劃中考慮年際天氣變化。

圖1：每個設計年的總年系統成本

圖2：未供電量和CO₂排放量

圖3：帶有LOLE和資源充足度指標的未供電持續時間曲線

圖4：每個運行年份的CO₂排放量

圖5：具有挑戰性的運行年份的風能資源

圖6：年未供電量的地理分布

圖7：節點電力發電能力和H₂基礎設施

圖8：水電站填充水平的季節性限制

綜上，作者研究了在不同天氣年份下，如何設計一個與多個能源部門耦合的、能夠抵御歷史天氣數據中60年變化的歐洲能源系統，并優化其在凈零CO₂排放下的容量布局。

本研究強調了政策制定者和能源利益相關者在未來基礎設施規劃中考慮年際天氣變化的必要性，并提供了一種方法來評估和優化能源系統在面對極端天氣事件時的性能和排放。

這項研究為歐洲乃至全球的能源系統規劃提供了一個框架，有助于決策者制定更具彈性和可持續性的能源政策，以應對氣候變化和天氣變異帶來的挑戰。

G?tske, E.K., Andresen, G.B., Neumann, F.?et al.?Designing a sector-coupled European energy system robust to 60 years of historical weather data.?Nat. Commun., (2024).?