气候变暖下的能耗变化：制冷与供暖如何抵消？

气候变暖下的能耗变化：制冷与供暖如何抵消？

Philippe Drobinski

法国国家科学研究中心（CNRS）动态气象学实验室（LMD*）研究主任、巴黎综合理工学院（IP Paris）教授

随着气候变暖，寒冷季节供暖需求总体减少，但用电需求的时间分布变得更加不规律，给电力系统管理带来挑战。尽管可再生能源在法国新增装机容量中占比显著，但其不稳定性以及气候变化带来的复杂电力需求模式可能使电网面临更大压力。此外，随着气温上升，高温天增多，制冷需求也会发生变化，不同地区的应对策略各异。在气候变化和用电需求不规律增加的背景下，法国电力系统如何应对？

• 一般而言，气候变暖意味着供暖需求降低，但这只是普遍规律，具体情况仍会因地区和季节而异。

• 法国供暖需求虽可能减少，但气候变化会导致用电需求的时间分布更不规律，峰值增高，给电力系统管理带来挑战。

• 全球变暖，热天增加，制冷需求上升，可能会抵消供暖需求下降节省的能源。

• 一个社会实际采取的高温天适应措施及空调普及率，对当地的能源消耗影响较大。

• 除了装空调，还有多种策略：如重新粉刷外墙以提升其反射性能、增加隔热层、种植植被以提供阴凉等。

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气候变化会如何影响供暖需求？

一般而言，寒冷季节供暖需求高，气候变暖意味着供暖需求降低，但这只是普遍规律，具体情况仍会因地区和季节而异。在法国，供暖已电气化，且寒流频率降低，供暖的耗能需求总体减少。然而，气候变化会导致用电需求的时间分布更不规律，峰值增高，给电力系统管理带来挑战。

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截止2023年，可再生能源占法国新增装机容量的 86%[1]。面对能源消费高峰，使用可再生能源是否存在风险？

在法国，电网系统经过精心设计，以应对用电高峰。电网运营商也要遵循较高的能源供应保障标准。然而，可再生能源发电本身具有不稳定性，且由于气候变化，未来电力需求将呈现出更为不规律和复杂的模式，可能导致电力系统不堪重负。

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制冷的需求会如何变化？

气候变化会导致高温天增加，热带地区尤其如此。然而，气温上升并不意味着制冷能源需求也会相应地上升。室内降温的方法除了装空调之外还有许多种。

气候变化如何影响能源需求？

评估气候变化对能源消耗的影响，可以计算每年有多少天需要人工供暖或制冷，才能保持室内温度适宜，以得知需求变化的大致趋势。一项利用人口学数据进行的研究表明，在全球范围内，供暖需求能耗的下降可抵消制冷需求的逐年增长，无论是哪种温室气体排放情景，无论全球升温是1.5摄氏度、2摄氏度、3摄氏度还是4摄氏度都是如此[2][3]。总体而言，除了欧亚中高纬度地区和南美西南地区外，全球各地的能源需求普遍呈现出上升趋势，特别是在赤道非洲和印度等地区。然而，这一预测仅基于气候变化可能引发的温度上升和人口数据，未将人们采取的实际措施纳入考量。

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热浪天气来袭，民众会做出哪些选择？

不同地区的人使用空调的动机存在差异性。以美国为例，空调设备的普及率相当高，欧洲则普及程度相对较低，且所使用的空调类型也有所区别。本人正与国际环境与发展研究中心（CIRED）的André Mounier、Louis-Gaëtan Giraudet及其团队共同进行一项课题，聚焦于固定式空调与移动式空调的采纳情况差异。移动式空调的能源效率较固定式低50%，这意味着更高的能源消耗。固定式空调的销量提升，主要的原因是整体气温升高。然而，更为频繁出现的突发热浪天气现象，却会促使人们购买移动式空调。

能源需求不仅与气候变化紧密相关，也取决于我们社会的主动选择。应对高温，除了装空调，还有多种策略：如重新粉刷外墙以提升其反射性能、增加隔热层、种植植被以提供阴凉等。法国学者Vincent Viguié主导的一项课题研究结果显示[4]，在法兰西岛地区，采取上述适应性措施有利于提升居民的体感舒适度及降低能源消耗，在最优的情况下，在夜间可将室外空气温度下调4.2摄氏度。然而这些措施并不能彻底取代空调在极端高温环境下的作用。

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在目前的情况下，是否能准确预测气候变化对能源需求的影响？

需求与能耗之间的转换并非直接对应，气候并非唯一决定因素，实际能耗受具体的气变适应措施的影响，而措施的选择与一个地区的经济水平紧密相关。以法国为例，由于对其现有供热系统的清晰了解，供热需求的预测相对容易。然而，制冷需求的预测则更为复杂，主要因为空调在法国的使用并不普遍，导致历史数据匮乏，使得对未来的模拟困难重重。

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供暖需求能耗下降，会抵消制冷需求的能耗增加吗？

如果一个模型仅仅基于假设需求而非实际需求进行预测，可能得出全球范围内二者足以抵消。我们对法国未来可能的情景进行了模拟分析，其中包含了空调安装普及的情景，发现：总体能耗将呈下降趋势，且空调能耗的增加不会超过供暖能耗降低所带来的节能效益，除非空调使用量异常偏高。然而在法国南部等特定地区，空调消耗的电力仍有可能会超过供暖。

作者

Anaïs Marechal

Meister Xia

参考资料

1.https：//mc-cd8320d4-36a1-40ac-83cc-3389-cdn-endpoint.azureedge.net/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2024/Mar/IRENA_RE_Capacity_Statistics_2024.pdf?rev=50a4c39fd14c4274b246cd51150a0aa1↑

2.https：//library.wmo.int/viewer/68576/download?file=WMO-IRENA_2023_en.pdf&type=pdf&navigator=1↑

3.https：//rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/joc.7328↑

4.https：//doi.org/10.1088/1748–9326/ab6a24↑