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减少污染最严重的化石燃料发电厂的产量，那么与风能相关的健康效益可能会增加四倍以上。

这项研究发表在科学的进步，研究人员分析了2011年至2017年期间风力涡轮机每小时的活动，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，并绘制了受影响人口的污染物分布图。然后，他们计算了每个社区的区域空气质量和相关的健康成本。

研究人员发现，2014年，与州级政策相关的风力发电总体上改善了空气质量，在全国范围内带来了20亿美元的健康效益。然而，只有大约30%的这些健康福利惠及了弱势社区。

研究小组进一步发现，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，而不是最节省成本的发电厂的产量，那么全国的总体健康效益将翻两番，达到84亿美元。然而，结果将有一个类似的人口统计细分。

“我们发现，优先考虑健康是在美国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，”研究报告的合著者诺埃尔·塞林说，他是麻省理工学院数据、系统和社会研究所以及地球、大气和行星科学系的教授。“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，并指望整体空气污染的好处来解决这些真实和持续的种族和民族差异。你需要研究其他空气污染源，以及决定植物选址和人们居住地点的潜在系统因素。”

Selin的合著者是第一作者，前麻省理工学院研究生Minghao Qiu, 21届博士，现就职于斯坦福大学，以及德克萨斯大学奥斯汀分校的Corwin Zigler。

可以为您收拾房间

在他们的新研究中，研究小组寻找了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根据可再生能源的涌入调整发电厂的输出。

“技术挑战之一，也是这项工作的贡献之一，是试图确定哪些发电厂可以应对日益增长的风力发电，”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:全国各地风力涡轮机每小时的能量输出记录，以及美国每个化石燃料发电厂的排放测量的详细记录。这些数据集涵盖了七个主要区域电力市场中的每一个，每个市场为一个或多个州提供能源。

邱解释说:“加州和纽约各有自己的市场，而新英格兰市场覆盖了大约七个州，中西部地区覆盖的范围更大。”“我们还覆盖了美国95%的风力发电。”

总的来说，他们观察到，在风能可用的时候，市场通过减少天然气和亚烟煤电厂的发电量来进行调整。他们指出，被拒绝的工厂可能是出于节省成本的原因，因为拒绝某些工厂的成本比拒绝其他工厂的成本要低。

然后，该团队使用一个复杂的大气化学模型来模拟全国各地的风模式和排放物的化学运输，并确定排放物在哪里和以什么浓度产生细颗粒物和臭氧——这两种已知会损害空气质量和人类健康的污染物。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分布图，并应用标准的流行病学方法来计算由于污染暴露而导致的人口健康成本。

这一分析表明，2014年，在全国范围内，以风能取代化石燃料能源的一般节约成本方法带来了20亿美元的健康效益或节省。这些福利的一小部分流向了弱势群体，如少数民族和低收入社区，尽管这种差距因州而异。

“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，这些人群将是低收入人群和少数种族群体。我们看到的是，发展风力发电可以缩小某些州的差距，但在其他州会进一步扩大差距，这取决于哪些化石燃料发电厂被取代。”

调整的权力

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发电厂，排放模式和相关的健康效益将如何改变。他们对排放数据进行了调整，以反映几种不同的情况:首先关闭对健康危害最大、污染最严重的发电厂;在另外两种情况下，分别产生最多二氧化硫和二氧化碳的植物首先减少它们的排放量。

他们发现，虽然每一种情况总体上都增加了健康效益，尤其是第一种情况可以使健康效益翻三番，但最初的差距仍然存在:少数民族和低收入人群的健康效益仍然低于富裕社区。

塞林说:“我们走到了尽头，我们说，我们无法通过更聪明地决定取代哪些植物来解决这种差距。”

塞林总结说:“让我对这个领域感到乐观的一点是，人们对环境正义和公平问题的关注越来越多。”“我们的职责是找出应对这些挑战最有效的策略。”

这项工作得到了美国环境保护署和美国国立卫生研究院的部分支持。