当前，全球约70%的电力供应依赖热力发电。在未来几十年的低碳转型进程中，热力发电作为基础负荷与灵活调峰的重要支撑，将继续发挥“兜底能源”的关键作用，助力实现“先立后破”的能源转型目标。然而，随着气候变化加剧和极端天气事件增多，水资源短缺、水温上升及生态需水等复合水压力日益凸显，可能通过降低热力发电厂的冷却效率影响其可用容量因子，引发热力发电机组的气象水文风险。值得注意的是，当前热力发电机组的退役路径主要考虑碳排放、搁浅成本及空气污染等因素，未曾纳入气候变化下机组自身面临的气象水文风险及其对能源安全的潜在影响，这可能危及低碳转型过程中的能源系统韧性。

气候变化下热力发电机组的气象水文风险扩散。（课题组供图）

近日，《自然·可持续发展》发表北京大学覃栎课题组的最新研究成果。该研究通过集成全球气候模式与水文模型，搭建热力学物理过程模型，并结合数据驱动的机器学习算法，构建了机组尺度的气象水文风险模拟与低碳退役模型（E-Risks）。利用E-Risks模型，揭示了气候变化与低碳转型并行背景下，自然水循环的改变如何通过社会水循环过程传导并影响热力发电机组的运行与可靠性，以及由此导致的气象水文风险与退役策略之间的错位关系。

覃栎告诉《中国科学报》，大型热力发电机组作为一个整体，在历史与未来气候情景下面临的气象水文风险高于小型机组群体，主要原因在于部分大机组单位装机容量的可用冷却水资源量显著更低。然而，现有退役策略往往优先保留效率较高的大型机组，形成了部分高风险大机组被优先保留的结构性矛盾，导致低碳转型过程中电力系统的稳定性可能降低。若在退役决策中纳入气象水文风险约束，可显著提升优先保留机组的可用容量因子（平均增加26-37个百分点），从而提高整体电力系统应对气候变化的韧性。

“虽然放宽生态流量或河湖热排放标准可在短期缓解热力发电厂的运行压力，但更为宽松的环境监管却可能对水生态环境造成长期损害，有悖于日益受到重视的水资源-水环境-水生态“三水”统筹目标。因此，从长远看，积极推动气候减缓与适应协同，兼顾能源规划与水资源管理的统筹协调，是保障低碳转型过程中电力系统安全与韧性的可持续路径。”覃栎在接受《中国科学报》采访时强调。

该研究在机组尺度解析了气候变化与低碳转型并行背景下热力发电机组面临的气象水文风险形成机制，强调将气象水文约束纳入热力发电机组的退役规划有助于在低碳转型过程中保障能源安全，助力“先立后破”的能源转型要求。研究为统筹水资源、水环境、水生态约束下的低碳能源转型路径提供了关键科学依据，也为低碳转型进程中协同保障能源安全与应对气候变化提供了重要的数据和方法基础。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41893-025-01692-9；