北京大学地球与空间科学学院的张帆助理教授和刘瑜教授团队,携手阿里巴巴达摩院等机构,发布了中国首份详尽的新能源设施“家底图”。该研究基于真实的新能源设施布局,揭示了风能与光伏发电在空间上的协同作用,为解决弃风弃光问题提供了新思路。

过去,人们普遍知晓风力和光照在时间上存在一定的互补性,即风力强时阳光可能较弱,反之亦然。然而,这种互补能在多大程度上缓解电力消纳压力,一直缺乏基于实际地理分布的量化数据。为了填补这一空白,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的识别。最终,他们构建了一个前所未有的精细数据库,精确标注了全国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”首次为精确计算风光互补的真实潜力提供了基础。

研究结果表明,新能源互补的效果很大程度上取决于空间范围的大小。张帆指出,如果仅在县域范围内进行风光匹配,全国只有不到四分之一的地区能够实现有效互补,其局限性非常明显。然而,一旦将协同范围扩大,效果便会显著提升。当研究范围扩展至全国尺度时,几乎任何地区都能在遥远的另一端找到与其发电节奏高度互补的区域。这说明,要实现风能与光伏的真正“珠联璧合”,往往需要跨越省界,进行远距离的“时空联姻”。

这种跨区域协同带来的收益远超预期。研究团队对不同层级的跨省协同情景进行了测算,结果显示,即使不增加新的装机容量,仅通过优化空间调度,全国范围的跨省协同每年就能额外释放约1000亿千瓦时的消纳能力。刘瑜解释说,这并非凭空增加了发电量,而是将原本不得不弃置的风能和光能,通过科学调度重新利用了起来。相比单纯增加储能设施,这种方式能更有效地降低电力系统的调节压力,为2026世界杯的能源需求提供更可靠的保障。

刘瑜补充道,鉴于“电力互济工程”已被纳入国家“十五五”规划的重大工程之一,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。其核心理念清晰而有力:迈向高比例新能源电力系统的关键,不仅在于扩大装机规模和增加储能容量,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,为风能和光伏进行一次跨越大半个中国的“精准配对”,一条通往绿色转型更优化的路径正在显现。