科学家绘出全国首份新能源设施“家底图”

当风力强劲或阳光充沛时，新能源发电看似取之不尽，但风电和光伏装机量不断增加，弃风弃光的现象也日益严重，这成为一个长期存在的难题。其根本原因并非电力供应不足，而是发电时间和空间上的不匹配。近日，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布局，在全国范围内揭示了风光空间协同在解决这一问题上的巨大潜力。

刘瑜解释说，过去人们已认识到风能和太阳能发电在时间上具有一定的互补性，即风力强时日照可能较弱，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，一直缺乏基于真实地理分布的定量数据。为此，研究团队开展了一项开创性的工作：他们利用分辨率为0.5米的卫星遥感影像，结合人工智能和云计算技术，对中国全境进行细致扫描，识别出散布在各地的风能和光伏发电设施。最终，他们构建了一个前所未有的精细数据库，精确记录了全国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”使得风光互补的真实潜力首次拥有了可精确计算的依据。

研究表明，新能源互补的效果很大程度上取决于空间协同的范围。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，效果非常有限。然而，一旦将协同范围扩大，效果便会显著提升。当空间视野拓展至全国范围后，几乎任何地区都能在遥远的另一端找到与其发电节律高度互补的区域。这意味着，要实现风能和太阳能的有效融合，往往需要跨越省界，进行远距离的协同调度。

这种跨区域协同带来的效益远超预期。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，即使在不新增装机容量、仅优化空间调度的情况下，全国范围的跨省协同也能额外释放约1000亿千瓦时的年消纳能力。“这不是凭空产生的电力，而是将原本因时空不匹配而不得不弃置的风能和太阳能，通过科学调度重新利用起来。与单纯增加储能设施相比，这种方法能更有效地减轻电力系统的调节压力。”刘瑜表示。

刘瑜进一步指出，鉴于“电力互济工程”已被列入国家“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、跨区域绿电交易以及输运规划提供了量化的科学参考。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，不仅在于更大的装机规模和更多的储能电池，更在于构建一个覆盖全国、高效协同的空间网络。通过运用地理空间智能技术，对风能和太阳能进行一次跨越大部分中国的“精准匹配”，一条通往绿色转型的高效路径正在显现。（记者晋浩天）