科学家绘出全国首份新能源设施“家底图”

当强风刮起或烈日高照时，新能源发电似乎取之不尽，但一个棘手的问题长期存在：风电和光伏装机量不断增加，但弃风弃光的现象也愈发严重。问题的根源并非电力短缺，而是发电时间和地理位置不匹配。近日，北京大学地球与空间科学学院助理教授张帆、教授刘瑜及其团队，联合阿里巴巴达摩院等机构，首次基于真实的新能源设施布局，在全国范围内揭示了风光空间协同在解决这一挑战方面的巨大潜力。

刘瑜解释说，过去人们凭经验了解到风能和太阳能存在时间上的互补性，即风大的时候光照往往较弱，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，精确识别出散布在各地的风能和光伏设施。最终，一个前所未有的精细数据库得以建立，其中精确标注了全国31.99万个光伏设施和9.16万台风机的位置和轮廓。有了这份详尽的“家底”，风光互补的真实潜力才第一次拥有了精确计算的依据。

研究结果表明，新能源互补的效果高度依赖于空间范围的大小。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，效果非常有限。然而，一旦扩大协同范围，效果便显著提升。当空间视野扩展至全国尺度时，几乎任何地区都能在遥远的另一端找到与其发电节律高度互补的区域。这意味着，要实现风能和太阳能的真正协同，往往需要跨越省界，进行长距离的“时空联姻”。

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，即使在不增加装机容量、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。“这并非凭空产生的发电量，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起来。相比单纯增加储能设施，这种方法能更有效地减轻系统调节压力。”刘瑜表示。

刘瑜补充道，鉴于“电力互济工程”已被纳入国家“十五五”规划的重大工程项目，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支撑。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，不仅在于增加装机规模和储能容量，更在于构建一个覆盖全国、高效协同的空间网络。通过地理空间智能的洞察，为风能和太阳能进行一次跨越半个中国的“精准匹配”，一条更优的绿色转型之路正逐渐显现。（记者晋浩天）