科学家绘出全国首份新能源设施“家底图”

尽管风能和太阳能发电在理想情况下取之不尽，但实际发电量与需求之间存在时间和空间上的不匹配，导致风电和光伏发电的弃用率居高不下。北京大学地球与空间科学学院助理教授张帆、教授刘瑜及其团队与阿里巴巴达摩院等机构合作，首次基于真实的新能源设施分布情况，研究了风能和太阳能空间协同潜力，以期解决这一难题。

刘瑜教授指出，以往人们仅凭经验得知风能和太阳能发电在时间上具有一定的互补性，但缺乏基于真实地理分布的定量分析来评估这种互补性在缓解消纳压力方面的实际效果。为此，该研究团队利用分辨率为0.5米的卫星遥感影像，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识别。他们精确地定位了全国31.99万个光伏设施和9.16万台风机的位置和轮廓，构建了一个前所未有的精细数据库，为量化评估风光互补的真实潜力提供了基础。

研究结果表明，新能源互补的效果与空间范围的大小密切相关。张帆教授解释说，如果在县域范围内进行风光匹配，全国仅有不到四分之一的地区能够实现有效互补，效果有限。然而，一旦扩大协同范围，效果显著提升。当空间视野扩展到全国范围时，几乎所有地区都能在遥远的其他地方找到与其发电节律高度互补的区域。这表明，要实现风能和太阳能的有效融合，往往需要跨越省界，进行远距离的协同。

这种跨区域协同带来的效益远超预期。研究团队通过对不同层级的跨省协同情景进行测算，发现即使在不增加装机容量、仅优化空间调度的条件下，全国范围的跨省协同也能额外增加约1000亿千瓦时的年消纳能力。刘瑜教授强调，这并非新增发电量，而是将原本被浪费的风能和太阳能通过科学调度重新利用起来，这比单纯增加储能设施更能有效地减轻系统调节压力。

刘瑜教授表示，鉴于“电力互济工程”已被纳入国家“十四五”规划的重大工程，这项研究为全国新能源基地的宏观规划、跨区域绿电交易和输运规划提供了可量化的科学依据。其核心理念在于，构建高比例新能源电力系统不仅依赖于更大的装机规模和更多的储能设备，更关键的是建立一个覆盖全国、高效协同的空间网络。利用地理空间智能技术对风能和太阳能进行“精准配对”，将为绿色转型开辟一条更优的路径。