在科羅拉多州東部開闊的平原上，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)，你就會被一列列綿延數(shù)英里的高聳的風(fēng)力渦輪機包圍。2011年后，在這個區(qū)域建成了3個大型風(fēng)電場。今年還有一個新的正在建設(shè)中。

這數(shù)百個渦輪機中，幾乎每一個都會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，它們都會把數(shù)據(jù)發(fā)送給100英里外，位于博爾德的美國國家大氣研究中心（NCAR）的高性能計算機。基于人工智能的軟件會處理這些數(shù)字，以及來自氣象衛(wèi)星、氣象站和州內(nèi)其他風(fēng)電場的數(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)報讓科羅拉多州能夠以低成本使用更多的可再生能源，遠超電力公司過去所能想象。

這樣的預(yù)報正在幫助電力公司應(yīng)對風(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)電對于電力公司來說是沒有問題的，它們已經(jīng)習(xí)慣于處理變化——畢竟，電力需求會隨季節(jié)改變，甚至每分鐘都會發(fā)生變化。

不過，想利用大量風(fēng)電的電力公司需要后備電力來防備風(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重。但是有了更精確的預(yù)報，電力公司就可以削減儲備電力，盡量減少它們的出場。

在預(yù)報技術(shù)發(fā)展起來之前，為科羅拉多州供應(yīng)了大部分電力的Xcel Energy公司，曾經(jīng)做廣告反對一項要求其發(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，聲稱這樣的任務(wù)會讓未來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)報技術(shù)的改善。作為美國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電力公司都要多的風(fēng)電，而且還支持一個要求電力公司30%的發(fā)電量都要來自于可再生能源的法案，Xcel稱，遠多于這個份額的要求它也能輕易滿足。

NCAR的預(yù)報系統(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)報讓Xcel公司節(jié)省了幾乎和過去三年總和一樣多的錢。今年NCAR正在測試一種用于太陽能發(fā)電的類似的預(yù)報系統(tǒng)。

利用這些詳細的預(yù)報來設(shè)計一個更加靈活和高效的電力系統(tǒng)，可以讓我們更經(jīng)濟地實現(xiàn)減少碳排放的宏大國際目標，布賴恩·漢尼根（Bryan Hannegan）說。他是科羅拉多州戈爾登的國家可再生能源實驗室（NREL）中一個造價1.35億美元的設(shè)施的主任。在那里，他們使用超級計算機模擬來研究擴大可再生能源發(fā)電的規(guī)模的方法。

“我們已經(jīng)知道要實現(xiàn)我們能源和環(huán)境的目標應(yīng)該往哪走，”他說，“過去我們可不能這么說?！?

逐風(fēng)

沒有人比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，他負責給科羅拉多州帶來光明。要完成這個任務(wù)，他需要通過啟動和關(guān)閉發(fā)電廠并控制它們的輸出功率來匹配發(fā)電量和電力需求。輸出過多或過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，另他的工作變得更困難。

運行后備的化石燃料發(fā)電廠意味著“把碳拋入天空”：“不但費錢，還對環(huán)境有害?！?

幾年前，像瓊斯這樣的調(diào)度員不信任那些預(yù)測給定時間內(nèi)電網(wǎng)會獲得多少風(fēng)電的預(yù)報。那些預(yù)報結(jié)果一般都要差20%，而且有時風(fēng)力發(fā)電情況與預(yù)報完全不符。解決辦法是讓一些化石燃料電廠空轉(zhuǎn)，隨時準備在幾分鐘內(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)用實驗室副主任威廉·馬奧尼（William Mahoney）說，“不但費錢，還對環(huán)境有害。”

NCAR的預(yù)報讓瓊斯對風(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)報的確定性，后備電廠的數(shù)量也會有所不同。如果天氣寒冷潮濕，風(fēng)力渦輪機上可能會結(jié)冰，從而導(dǎo)致它們轉(zhuǎn)動緩慢或停止轉(zhuǎn)動，那么他可能就需要足夠多的化石燃料后備電廠來完全取代他的風(fēng)電。