科學家繪出全國首份新能源設施“家底圖”
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本報北京6月20日電(記者晉浩天)每當狂風呼嘯、烈日當空時,新能源發電看似取之不盡,可一個尷尬現實卻長期困擾著人們:風電光伏裝機越建越多,棄風棄光的“浪費賬單”也越拉越長。這背后的症結並非電不夠用,而是發電的時間和空間不匹配。日前,北京大學地球與空間科學學院助理教授張帆、教授劉瑜團隊聯合阿裡巴巴達摩院等單位首次基於真實新能源設施布局,在全國尺度上揭示了風光空間協同對破解這一難題的巨大潛力。
劉瑜介紹,過去人們憑經驗知道風與光在時間上能“搭把手”——風大的時候往往光弱,反之亦然。但這種互補究竟能在多大程度上緩解消納壓力,一直缺乏基於真實地理分布的定量答案。為此,研究團隊做了一項開創性工作:他們利用0.5米分辨率衛星遙感影像,結合人工智能與雲計算,像用放大鏡一樣掃過整個中國版圖,將散落在山川田野間的新能源設施一一識別出來。最終,一個前所未有的精細數據庫誕生了——全國31.99萬個光伏設施、9.16萬台風機的位置與輪廓被精准鎖定。有了這份“家底賬”,風光互補的真實潛力才第一次有了能被精確計算的坐標。
研究顯示,新能源互補的效果高度依賴空間范圍的大小。張帆說,如果隻在縣域內部進行風光匹配,全國僅有不到四分之一的地區能形成有效互補,局限極大。可一旦將協同范圍拉大,效果便迅速顯現。當空間視野擴展至全國后,幾乎任何地方都能在遙遠的另一端找到與自己發電節律高度互補的區域。這意味著,要讓風與光真正“珠聯璧合”,往往需要跨越省界,進行遠距離的“時空聯姻”。
這種跨區域協同所帶來的收益遠超預期。研究團隊對不同層級的跨省協同情景進行測算,即便在不新增裝機、僅僅優化空間調度的條件下,全國范圍的跨省協同也能額外釋放約1000億千瓦時的年消納能力。“這不是憑空多發的電,而是把原本不得不丟棄的風與光,通過科學調度重新‘撿’了回來。相比單純堆砌儲能設施,這樣做能夠更有效地降低系統調節壓力。”劉瑜說。
劉瑜表示,在“電力互濟工程”已被列入國家“十五五”規劃重大工程的當下,這項研究為全國新能源基地的宏觀布局、跨區域綠電交易和輸運規劃提供了可量化的科學依據。它傳遞的核心思路清晰而有力:邁向高比例新能源電力系統的鑰匙不僅藏在更大的裝機規模和更多的儲能電池裡,更藏在一張覆蓋全國、高效協同的空間網絡之中。用地理空間智能的慧眼,為風與光做一次跨越大半個中國的“精准配對”,一條通往綠色轉型的更優路徑正在浮現。
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