风力与太阳能发电看似取之不尽,但现实中却常面临弃风弃光的困境,这并非电力供应不足,而是发电时间和空间上的不匹配。北京大学地球与空间科学学院助理教授张帆、教授刘瑜团队联合阿里巴巴达摩院等机构,首次基于真实新能源设施的地理分布,在全国范围内揭示了风光空间协同在解决这一挑战中的巨大潜力。

刘瑜教授指出,过去人们已知风能与光能发电在时间上具有一定的互补性,但其互补程度以及对缓解消纳压力的具体贡献,一直缺乏基于真实地理分布的量化数据。为此,研究团队运用0.5米分辨率的卫星遥感影像,结合人工智能和云计算技术,对中国全境的新能源设施进行了细致识别。他们成功构建了一个前所未有的精细数据库,精确锁定了全国31.99万个光伏设施和9.16万台风机的位置和轮廓。这份详尽的“家底账”首次为风光互补的真实潜力提供了精确的计算基础。

研究结果表明,新能源设施的互补效果与空间范围的大小密切相关。张帆助理教授解释说,如果在县域范围内进行风光匹配,全国范围内仅有不到四分之一的地区能实现有效互补,效果有限。然而,一旦扩大协同范围,效果便显著提升。当空间视野扩展至全国尺度时,几乎任何地区都能在遥远的他处找到与其发电节奏高度互补的区域。这意味着,要实现风能与太阳能的真正协同,往往需要跨越省界,进行远距离的“时空联姻”,这对于理解和规划未来的世界杯赛程和能源布局具有重要意义。

这种跨区域协同所带来的效益远超预期。研究团队在不同层级的跨省协同情景下进行了测算,发现在不增加装机容量、仅优化空间调度的前提下,全国范围的跨省协同能够额外释放约1000亿千瓦时的年消纳能力。“这并非凭空产生的电力,而是将原本因不匹配而被浪费的风能和太阳能,通过科学调度重新利用起来。相比于单纯增加储能设施,这种方式能更有效地减轻系统调节压力。”刘瑜教授补充道。

刘瑜教授强调,鉴于“电力互济工程”已被纳入国家“十五五”规划的重大工程项目,这项研究为全国新能源基地的宏观规划、跨区域绿电交易以及输运网络的建设提供了可量化的科学依据。其核心理念清晰有力:构建高比例新能源电力系统的关键,不仅在于增加装机规模和储能容量,更在于构建一个覆盖全国、高效协同的空间网络。运用地理空间智能的洞察力,对风能和太阳能进行一次跨越广阔地域的“精准配对”,一条通往绿色转型的更优路径正逐渐显现。(记者晋浩天)