科学家绘出全国首份新能源设施“家底图”

当强风刮过或烈日高照时，新能源发电似乎取之不尽，但一个长期存在的现实问题却带来了困扰：风力发电和光伏发电的装机容量不断增加，但弃风弃光的现象也日益严重。问题的根源并非电力供应不足，而是发电时间和空间上的错配。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分布情况，在全国范围内揭示了风能与太阳能空间协同在解决这一挑战方面的巨大潜力。

刘瑜教授解释说，过去人们凭经验了解到风能和太阳能发电在时间上具有一定的互补性——风力强劲时阳光往往较弱，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分析。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，对整个中国地图进行了细致的扫描，识别出散布在各地的风能和太阳能设施。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9.16万台风力发电机的位置和轮廓。有了这份详尽的“家底”，风光互补的真实潜力才首次获得了精确计算的基础。

研究结果表明，新能源互补的效果极大地依赖于空间范围的大小。张帆表示，如果仅在县域范围内进行风光匹配，全国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，效果便迅速显现。当空间视野扩展至全国范围时，几乎任何地区都能在遥远的其他地方找到与其发电节奏高度互补的区域。这意味着，要实现风能与太阳能的真正“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，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，而是将原本不得不弃置的风能和太阳能，通过科学调度重新‘回收’利用。相比单纯增加储能设施，这种方法能更有效地减轻电力系统的调节压力。”刘瑜教授说道。

刘瑜教授指出，鉴于“电力互济工程”已被列入国家“十五五”规划的重大工程，这项研究为全国新能源基地的宏观规划、跨区域绿色电力交易和输送规划提供了量化的科学依据。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容量和更多的储能电池，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的洞察力，为风能和太阳能进行一次跨越大半个中国的“精准配对”，一条通往绿色转型的更优路径正日益清晰。（记者 晋浩天）