科学家绘出全国首份新能源设施“家底图”

当风力强劲或阳光普照时，新能源发电似乎取之不尽，但一个普遍存在的难题是：风电和光伏装机容量不断增加，但弃风弃光的现象也随之加剧。问题的根源并非电力供应不足，而是发电的时间和地点存在不匹配。近期，北京大学地球与空间科学学院助理教授张帆、教授刘瑜团队与阿里巴巴达摩院等机构合作，首次基于真实新能源设施的布局，在全国范围内揭示了风能和太阳能的空间协同对于解决这一挑战的巨大潜力。

刘瑜解释说，过去人们普遍认为风能和太阳能之间存在时间上的互补性——风力较大时阳光往往较弱，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量化数据。为此，研究团队进行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，对中国全境进行了细致的扫描，识别出散布在各地的新能源设施。最终，一个前所未有的精细数据库得以建立，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“家底账”首次为风光互补的真实潜力提供了可精确计算的依据。

研究结果表明，新能源互补的效果在很大程度上取决于空间范围的大小。张帆指出，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，效果受到极大限制。然而，一旦将协同范围扩大，效果便迅速显现。当空间视野扩展至全国范围后，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真正高效结合，往往需要跨越省界，进行远距离的“时空联姻”。

这种跨区域协同所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，发现在不新增装机容量、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，而是通过科学调度将原本被浪费的风能和太阳能重新利用起来。相比单纯增加储能设施，这种方式能更有效地减轻系统调节压力。”刘瑜表示。

刘瑜进一步指出，在“电力互济工程”已被纳入国家“十五五”规划重大工程的背景下，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可量化的科学依据。其核心理念清晰且有力：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。通过地理空间智能技术，为风能和太阳能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。

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