
2026-06-22
尽管风能和太阳能发电看似取之不尽,但长期以来,风电和光伏装机容量的不断增长,却伴随着弃风弃光的现象,这成为一个现实难题。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。近期,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光空间协同在解决这一问题上的巨大潜力。
刘瑜教授指出,以往的认知认为风能和太阳能发电在时间上具有一定的互补性,即风大时日照可能较弱,反之亦然。然而,这种互补能在多大程度上缓解电力消纳的压力,一直缺乏基于真实地理分布的量化依据。为此,该研究团队进行了开创性的工作:他们运用分辨率为0.5米的高精度卫星遥感影像,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风能和太阳能发电设施。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。这份详尽的“家底图”首次为风光互补的真实潜力提供了精确计算的依据。
研究结果表明,新能源互补的效果与空间范围的大小密切相关。张帆助理教授表示,如果仅在县域范围内进行风光匹配,全国范围内只有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,效果便会显著提升。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奏高度互补的区域。这意味着,要实现风能和太阳能的真正“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,结果显示,即使不新增装机容量,仅通过优化空间调度,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。刘瑜教授解释说:“这不是凭空多产生的电力,而是通过科学调度,将原本不得不弃置的风能和太阳能重新‘捡’了回来。相比于单纯地增加储能设施,这种方式能够更有效地减轻电力系统的调节压力。”
刘瑜教授强调,考虑到“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、跨区域绿色电力交易以及输运线路的规划提供了可量化的科学参考。其核心理念清晰且有力:构建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,更在于一张覆盖全国、高效协同的空间网络。通过地理空间智能的视角,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逐渐显现。



