如果污染发电厂在风力可用时关闭输出风力发电的健康益处可能会翻两番

目前美国近10%的电力来自风力发电。可再生能源通过取代化石燃料发电厂产生的温室气体和空气污染物的排放，有利于气候、空气质量和公众健康。

麻省理工学院的一项新研究发现，如果运营商在风能可用时优先关闭污染最严重的化石燃料发电厂的输出，那么与风力发电相关的健康益处可能会增加四倍以上。

在这项发表在《科学进展》杂志上的研究中，研究人员分析了2011年至2017年间风力涡轮机的每小时活动，以及该国每家化石燃料发电厂报告的排放量。他们追踪了全国的排放量并将污染物映射到受影响的人口。然后，他们计算了区域空气质量和每个社区的相关健康成本。

研究人员发现，2014年，与州级政策相关的风力发电改善了整体空气质量，为全国带来了20亿美元的健康效益。然而，这些健康益处中只有大约30%到达了弱势社区。

该团队进一步发现，如果电力行业在风力发电时代减少污染最严重的化石燃料发电厂的产量，而不是减少最节省成本的发电厂的产量，整体健康效益可能会翻两番，达到全国84亿美元。然而，结果会有类似的人口统计细分。

“我们发现，优先考虑健康是在美国范围内广泛实现利益最大化的好方法，这是一件非常积极的事情。但这表明它不会解决差距，”该研究的共同作者，教授NoelleSelin说。麻省理工学院数据、系统和社会研究所以及地球、大气和行星科学系。

“为了解决空气污染差异，你不能只关注电力部门或可再生能源，并指望解决这些真实和持久的种族和民族差异的整体空气污染效益。你需要看看其他空气污染源，以及决定植物所在地和人们居住地的潜在系统因素。”

Selin的共同作者是主要作者和前麻省理工学院研究生MinghaoQiu博士。'21，现在在斯坦福大学，和德克萨斯大学奥斯汀分校的CorwinZigler。

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在他们的新研究中，该团队寻找风力发电和化石燃料发电厂活动之间的模式，以了解区域电力市场如何调整发电厂的输出以响应可再生能源的涌入。

“技术挑战之一，也是这项工作的贡献，是试图确定哪些发电厂对这种不断增长的风力发电做出反应，”邱指出。

为此，研究人员比较了2011年至2017年期间的两个历史数据集：全国风力涡轮机每小时的能量输出记录，以及每个化石燃料发电的排放测量的详细记录美国电厂数据集涵盖了七个主要区域电力市场中的每一个，每个市场都为一个或多个州提供能源。

“加利福尼亚和纽约各有自己的市场，而新英格兰市场覆盖大约七个州，而中西部则覆盖更多，”邱解释道。“我们还覆盖了美国约95%的风力发电”

总的来说，他们观察到，在风力发电可用的时候，市场会通过实质上缩减天然气和次烟煤火力发电厂的电力输出来进行调整。他们指出，被拒绝的工厂可能是出于节省成本的原因而被选择的，因为某些工厂的拒绝成本低于其他工厂。

然后，该团队使用复杂的大气化学模型来模拟全国各地的风型和化学排放物传输，并确定排放物产生细颗粒物和臭氧的地点和浓度——这两种污染物已知会损害空气质量和人类健康.最后，研究人员根据美国人口普查数据绘制了全国的一般人口图，并应用标准流行病学方法计算人口因接触污染而造成的健康成本。

该分析显示，在2014年，在风能时代取代基于化石燃料的能源的一般成本节约方法在全国范围内产生了20亿美元的健康效益或节约。这些福利中的一小部分流向了弱势群体，例如少数民族和低收入社区，尽管这种差异因州而异。

“这是一个比我们最初想象的更复杂的故事，”邱说。“某些人群暴露在更高水平的空气污染中，这些人群是低收入人群和少数族裔群体。我们看到的是，发展风能可以缩小某些州的这种差距，但在其他州进一步扩大这种差距，取决于哪些化石燃料工厂被取代。”

调整功率

然后，研究人员研究了如果他们在风力发电时代优先关闭不同的化石燃料工厂，排放模式和相关的健康益处将如何改变。他们调整了排放数据以反映几种替代方案：一种是首先关闭对健康危害最大、污染最严重的发电厂;以及另外两种分别产生最多二氧化硫和二氧化碳的工厂最先减产的情况。

他们发现，虽然每种情景都增加了整体健康益处，尤其是第一种情景可以使健康益处翻两番，但最初的差异仍然存在：少数民族和低收入人群的健康益处仍然比富裕社区小。

“我们到了路的尽头说，我们无法通过更明智地决定取代哪些植物来解决这种差异，”Selin说。

“让我对这个领域感到乐观的一件事是，环境正义和公平问题得到了更多关注，”Selin总结道。“我们的作用是找出对应对这些挑战最有影响力的战略。”