科学家绘出全国首份新能源设施“家底图”

尽管风能和太阳能发电在理想情况下似乎源源不断，但一个严峻的现实长期以来一直困扰着人们：风电和光伏装机容量的增长伴随着弃风弃光的现象日益严重。问题的根源并非电力供应不足，而是发电时间和地点的不匹配。近日，北京大学地球与空间科学学院的助理教授张帆和教授刘瑜的团队，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。

刘瑜指出，过去人们普遍认为风能和太阳能发电在时间上具有互补性，即风大的时候光照可能较弱，反之亦然。然而，这种互补能够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分析。为了解决这一问题，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米的高清卫星遥感影像，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，从而识别出散布在全国各地的新能源设施。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有了精确计算的基础。

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。张帆表示，如果在县域内部进行风光匹配，全国只有不到四分之一的地区能够实现有效互补，这存在显著的局限性。然而，一旦将协同范围扩大，效果便会迅速显现。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另一端找到与其发电节奏高度互补的区域。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，结果显示，即使在不增加装机容量、仅优化空间调度的前提下，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。“这并非凭空产生的电力，而是将原本不得不弃掉的风能和太阳能，通过科学调度重新‘捡’了回来。相比于单纯增加储能设施，这种方式能够更有效地减轻系统调节压力。”刘瑜解释道。

刘瑜补充说，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布局、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，不仅在于更大的装机规模和更多的储能电池，更在于一张覆盖全国、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”，一条通往绿色转型更优化的路径正在显现。（记者晋浩天）