在西部干旱期间，美国最大的水库之一鲍威尔湖的水位下降得如此之低，以至于联邦官员正在采取紧急措施以避免关闭格伦峡谷大坝的水力发电。
为七个州提供电力的亚利桑那大坝并不是美国唯一一家陷入困境的水电站。
同样位于科罗拉多河上的标志性胡佛水坝减少了水流量和发电量。由于 2021 年的低水位，加利福尼亚州关闭了奥罗维尔大坝的一座水电站五个月，官员们警告说，同样的事情可能在 2022 年发生。
在东北部，另一种气候变化问题影响了水电大坝——一次降雨过多。
美国有 2,100 多个运行中的水电大坝，几乎遍布每个州。它们在其区域电网中发挥着重要作用。但大多数都是在上个世纪建造的，气候与今天不同。
随着全球气温上升和气候持续变化，对水资源的竞争将加剧，美国各地区和跨电网的水电供应管理方式将不得不发展。我们 作为工程师在系统层面研究国家的水电生产。以下是关于气候变化中美国最古老的可再生能源之一需要了解的三个关键事项。
水电可以做其他发电厂不能做的事情
水电占美国所有发电量的 6% 至 7%，但它是管理美国电网的重要资源。
因为它可以快速打开和关闭，水力发电可以帮助控制每时每刻的供需变化。它还可以帮助电网在停电时快速反弹。水电约占美国电网设施的 40%，在停电期间无需额外电源即可启动，部分原因是发电所需的燃料只是涡轮机后面水库中的水。
此外，它还可以作为电网的巨型电池。美国有 40 多座抽水电站，它们将水从山上抽到水库中，然后通过涡轮机输送，根据需要发电。
因此，虽然水力发电只占发电量的一小部分，但这些水坝是保持美国电力供应畅通的组成部分。
内华达州米德湖是北美最大的人工水库，2021 年的水线标记被张贴。美国垦务局报告说，该湖已降至海拔约 1,052 英尺（321 米），这是自 1937 年胡佛水坝建成以来的最低水平。随着湖水退去，发现了两具人类遗骸。
马里奥多摩/盖蒂图片社
气候变化对不同地区水电的影响不同
在全球范围内，干旱已经减少了水力发电。气候变化如何影响美国未来的水电将在很大程度上取决于每个工厂的位置。
在融雪影响河流流量的地区，水电潜力预计会在冬季增加，当更多的雪以雨水的形式下落时，但在夏季减少积雪变成融水时，水电潜力会减少。这种模式预计将发生在美国西部的大部分地区，随着多年干旱的恶化，可能会减少一些水电产量，具体取决于水库的蓄水量。
东北地区面临着不同的挑战。在那里，可能导致洪水的极端降水预计会增加。更多的降雨可以增加发电潜力，并且正在讨论改造更多现有的水坝以生产水电。但由于那里的许多水坝也用于防洪，如果通过溢流渠道释放水，则可能会失去从不断增加的降雨中产生额外能量的机会。
在美国南部，预计降水减少和干旱加剧，这可能会导致水电产量下降。
一些电网运营商面临更大的挑战
这些变化对国家电网的影响将取决于电网各部分的管理方式。
被称为平衡机构的机构实时管理其地区的电力供应和需求。
就水力发电而言，最大的平衡机构是西北部的邦纳维尔电力管理局。它每年可以通过 59 座水坝（主要位于华盛顿、俄勒冈州和爱达荷州）产生约 83,000 兆瓦时的电力。仅大古力大坝综合体就可以为180 万户家庭提供足够的电力。
该地区的大部分地区气候相似，未来将以几乎相同的方式经历气候变化。这意味着地区性干旱或无雪年可能同时袭击邦纳维尔电力管理局的许多水电生产商。研究人员发现，该地区对水电的气候影响既增加了夏季管理挑战，又减少了冬季电力短缺，给电网运营商带来了风险和机遇。
在中西部，情况就不同了。中洲独立系统运营商 (MISO) 在从明尼苏达州北部到路易斯安那州的区域内拥有 176 座水电站，面积比 Bonneville 大 50%。
由于其水电站更有可能在不同时间经历不同的气候和区域影响，MISO 和类似的广泛运营商有能力平衡一个地区的水电不足与其他地区的发电。
了解这些区域气候影响对于电力供应规划和保护电网安全越来越重要，因为平衡当局共同努力保持照明。
更多变化即将来临
气候变化并不是影响水电未来的唯一因素。相互竞争的需求已经影响到水是用于发电还是用于灌溉和饮用等其他用途。
法律和水资源分配也会随着时间的推移而发生变化，并改变通过水库管理水的方式，从而影响水电。可再生能源的增加以及使用一些大坝和水库进行能源储存的潜力也可能会改变这种情况。
水电在美国电网中的重要性意味着大多数水坝可能会留在这里，但气候变化将改变这些水电站的使用和管理方式。