在科羅拉多州東部開(kāi)闊的平原上，風(fēng)力發(fā)電正在蓬勃發(fā)展。從利蒙鎮(zhèn)出發(fā)，沿著71號(hào)高速公路向北行駛7英里，之后向東轉(zhuǎn)，上郡道，沿著新鋪設(shè)的輸電線路能看到大片覆蓋著塵土的碎石，而在幾分鐘內(nèi)，你就會(huì)被一列列綿延數(shù)英里的高聳的風(fēng)力渦輪機(jī)包圍。2011年后，在這個(gè)區(qū)域建成了3個(gè)大型風(fēng)電場(chǎng)。今年還有一個(gè)新的正在建設(shè)中。

這數(shù)百個(gè)渦輪機(jī)中，幾乎每一個(gè)都會(huì)每隔幾秒鐘就記錄一次風(fēng)速和它自身的功率輸出。每隔5分鐘，它們都會(huì)把數(shù)據(jù)發(fā)送給100英里外，位于博爾德的美國(guó)國(guó)家大氣研究中心（NCAR）的高性能計(jì)算機(jī)?；谌斯ぶ悄艿能浖?huì)處理這些數(shù)字，以及來(lái)自氣象衛(wèi)星、氣象站和州內(nèi)其他風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)據(jù)。

這樣做的結(jié)果是：精確程度前所未有的風(fēng)電功率預(yù)報(bào)讓科羅拉多州能夠以低成本使用更多的可再生能源，遠(yuǎn)超電力公司過(guò)去所能想象。

這樣的預(yù)報(bào)正在幫助電力公司應(yīng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電面臨的最大挑戰(zhàn)之一：它的間歇性。少量利用風(fēng)電對(duì)于電力公司來(lái)說(shuō)是沒(méi)有問(wèn)題的，它們已經(jīng)習(xí)慣于處理變化——畢竟，電力需求會(huì)隨季節(jié)改變，甚至每分鐘都會(huì)發(fā)生變化。

不過(guò)，想利用大量風(fēng)電的電力公司需要后備電力來(lái)防備風(fēng)突然減弱的情況。這些后備發(fā)電廠一般都是燒化石燃料的，成本昂貴且污染較嚴(yán)重。但是有了更精確的預(yù)報(bào)，電力公司就可以削減儲(chǔ)備電力，盡量減少它們的出場(chǎng)。

在預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展起來(lái)之前，為科羅拉多州供應(yīng)了大部分電力的Xcel Energy公司，曾經(jīng)做廣告反對(duì)一項(xiàng)要求其發(fā)電量中的10%由可再生能源提供的提案。它向客戶郵寄傳單，聲稱(chēng)這樣的任務(wù)會(huì)讓未來(lái)20年的電力成本增加15億美元。

但是，很大程度上歸功于預(yù)報(bào)技術(shù)的改善。作為美國(guó)最大的電力公司之一，Xcel的態(tài)度已經(jīng)徹底改變了。

它容納了比任何其他美國(guó)電力公司都要多的風(fēng)電，而且還支持一個(gè)要求電力公司30%的發(fā)電量都要來(lái)自于可再生能源的法案，Xcel稱(chēng)，遠(yuǎn)多于這個(gè)份額的要求它也能輕易滿足。

NCAR的預(yù)報(bào)系統(tǒng)的早期版本發(fā)布于2009年，但去年是突破性的一年——精確度顯著改善了，預(yù)報(bào)讓Xcel公司節(jié)省了幾乎和過(guò)去三年總和一樣多的錢(qián)。今年NCAR正在測(cè)試一種用于太陽(yáng)能發(fā)電的類(lèi)似的預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

利用這些詳細(xì)的預(yù)報(bào)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)更加靈活和高效的電力系統(tǒng)，可以讓我們更經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)減少碳排放的宏大國(guó)際目標(biāo)，布賴恩·漢尼根（Bryan Hannegan）說(shuō)。他是科羅拉多州戈?duì)柕堑膰?guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）中一個(gè)造價(jià)1.35億美元的設(shè)施的主任。在那里，他們使用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬來(lái)研究擴(kuò)大可再生能源發(fā)電的規(guī)模的方法。

“我們已經(jīng)知道要實(shí)現(xiàn)我們能源和環(huán)境的目標(biāo)應(yīng)該往哪走，”他說(shuō)，“過(guò)去我們可不能這么說(shuō)?！?

逐風(fēng)

沒(méi)有人比Xcel Energy的電廠調(diào)度員戴頓·瓊斯更了解把風(fēng)電納入電網(wǎng)的挑戰(zhàn)。坐在丹佛市中心的Xcel大廈10層的位子上，他負(fù)責(zé)給科羅拉多州帶來(lái)光明。要完成這個(gè)任務(wù)，他需要通過(guò)啟動(dòng)和關(guān)閉發(fā)電廠并控制它們的輸出功率來(lái)匹配發(fā)電量和電力需求。輸出過(guò)多或過(guò)少的電力都可能損壞電力設(shè)施，甚至讓電網(wǎng)斷電。風(fēng)力發(fā)電因其大幅度的波動(dòng)，另他的工作變得更困難。

運(yùn)行后備的化石燃料發(fā)電廠意味著“把碳拋入天空”：“不但費(fèi)錢(qián)，還對(duì)環(huán)境有害?！?

幾年前，像瓊斯這樣的調(diào)度員不信任那些預(yù)測(cè)給定時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)會(huì)獲得多少風(fēng)電的預(yù)報(bào)。那些預(yù)報(bào)結(jié)果一般都要差20%，而且有時(shí)風(fēng)力發(fā)電情況與預(yù)報(bào)完全不符。解決辦法是讓一些化石燃料電廠空轉(zhuǎn)，隨時(shí)準(zhǔn)備在幾分鐘內(nèi)頂替所有風(fēng)電。這種方法成本昂貴，而且電力系統(tǒng)越是要依靠風(fēng)力發(fā)電，它就越昂貴。更糟糕的是，運(yùn)行后備的化石燃料發(fā)電廠意味著“把碳拋入天空”， NCAR的研究應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室副主任威廉·馬奧尼（William Mahoney）說(shuō)，“不但費(fèi)錢(qián)，還對(duì)環(huán)境有害?！?

NCAR的預(yù)報(bào)讓瓊斯對(duì)風(fēng)電有了足夠的信心，從而可以關(guān)閉許多空轉(zhuǎn)的后備發(fā)電廠。視乎預(yù)報(bào)的確定性，后備電廠的數(shù)量也會(huì)有所不同。如果天氣寒冷潮濕，風(fēng)力渦輪機(jī)上可能會(huì)結(jié)冰，從而導(dǎo)致它們轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢或停止轉(zhuǎn)動(dòng)，那么他可能就需要足夠多的化石燃料后備電廠來(lái)完全取代他的風(fēng)電。