7月26日，復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系、irdr國際卓越中心王戎團隊在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表研究論文，首次從能源系統(tǒng)統(tǒng)籌角度探討中國加速發(fā)展光電和風(fēng)電、實現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)的最優(yōu)路徑，并揭示了中國太陽能和風(fēng)能資源的潛力和成本。
【建立地球數(shù)字智能信息復(fù)雜系統(tǒng)】
以往研究由于缺乏高時空分辨率的地球數(shù)字智能信息系統(tǒng)，不能準(zhǔn)確量化中國太陽能光伏和風(fēng)能的發(fā)電潛力和變化趨勢，導(dǎo)致在氣候治理的綜合評估中無法準(zhǔn)確預(yù)估能源轉(zhuǎn)型的最佳路徑。
復(fù)旦領(lǐng)銜的研究團隊基于地球系統(tǒng)中多年太陽輻射和風(fēng)速的小時空間數(shù)據(jù)，綜合考慮國家行政區(qū)劃、土地類型、氣候條件、地形、海拔、陸地自然保護區(qū)、海上航線、海水深度、海洋自然保護區(qū)、特高壓變電站位置等空間地理信息，建立高時空分辨率的數(shù)字地球智能網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化出2767個光伏電廠、1066個陸上風(fēng)電廠和11個大型海上風(fēng)電廠的空間分布和建造規(guī)模，制定了中國加速發(fā)展太陽能光伏和風(fēng)能發(fā)電替代化石燃料的中長期建設(shè)方案。
研究表明，為了達到2060年碳中和目標(biāo)，如果按照當(dāng)前規(guī)劃的太陽能光伏和風(fēng)能發(fā)電建造速度，太陽能和風(fēng)能資源相對有限，需要較多的碳捕獲與封存（每年需要接近20萬億千瓦時的裝機量），造成較高的減排經(jīng)濟成本，而該研究的優(yōu)化模型以較低的成本增加太陽能光伏和風(fēng)能發(fā)電，發(fā)電量可從每年9萬億千瓦時增加到每年15萬億千瓦時，減排成本可從每噸二氧化碳約700元降低到每噸二氧化碳約40元，大大增加了太陽能和風(fēng)能資源的潛力，因此，增加太陽能光伏和風(fēng)能的有效發(fā)電量可以降低碳減排總成本，加快我國清潔能源的發(fā)展速度。
【仍需擴大清潔能源投資規(guī)?！?br />
我國的太陽能和風(fēng)能資源主要分布在經(jīng)濟相對落后的西部地區(qū)，區(qū)域間的電力運輸在提升用電效率的同時，會給西部地區(qū)帶來潛在的經(jīng)濟收益，促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。
該研究基于優(yōu)化的太陽能光伏和風(fēng)能發(fā)展路徑，解析了區(qū)域之間的資金流動情況，并量化了加快太陽能光伏和風(fēng)能發(fā)展速度對減小貧富差距的影響。如果采用每噸二氧化碳700元的碳價，到2060年，光伏和風(fēng)能發(fā)電的資金流動將達到年均7萬億元，是當(dāng)前中國扶貧年均投資的15倍，其中，光伏發(fā)電和風(fēng)電電力傳輸導(dǎo)致最大的資金流從華東流向西北（將達到每年約14000億元的規(guī)模），優(yōu)化光電和風(fēng)電的空間布局可以使最貧困的居民受益。比如，復(fù)旦模型預(yù)估我國新疆地區(qū)是未來最重要的太陽能和風(fēng)能資源所在地，在2060年光伏和風(fēng)電廠可達到255個，裝機容量約為23億千瓦，配套特高壓線路總?cè)萘繉⑦_到20億千瓦，儲能設(shè)施容量需達到2.7億千瓦，根據(jù)當(dāng)前化石燃料價格推算出相關(guān)的年收益可達到3800億元。
該研究發(fā)現(xiàn)，即使未來技術(shù)進步會進一步降低光伏和風(fēng)機的成本，但考慮到未來新建太陽能光伏和風(fēng)能發(fā)電廠的技術(shù)挑戰(zhàn)，仍需擴大當(dāng)前的清潔能源投資規(guī)模，加快國家電力系統(tǒng)升級速度，提高建造超大規(guī)模光伏和風(fēng)能發(fā)電和高壓輸電的技術(shù)，降低我國電力系統(tǒng)實現(xiàn)碳中和的經(jīng)濟成本。
為推動我國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，王戎團隊長期從事氣候變化與能源系統(tǒng)的前沿研究，不斷取得階段性成果，本次成果為團隊在《自然》雜志上發(fā)表的第二篇研究論文。
原標(biāo)題：探討中國加速發(fā)展光電和風(fēng)電最優(yōu)路徑，復(fù)旦成果登上《自然》
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