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条件下看似取之不尽，但现实中风电和光伏装机量的不断增加，却伴随着“弃风弃光”现象的持续，这表明问题并非出在发电能力不足，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的张帆助理教授和刘瑜教授团队，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上的巨大潜力。

刘瑜教授解释说，以往人们普遍认为风能和太阳能发电在时间上存在互补性，即风力强劲时日照可能较弱，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，对中国全境进行细致扫描，识别出散布在各地的风能和太阳能发电设施。最终，他们构建了一个前所未有的精细化数据库，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“家底账”使得风光互补的真实潜力首次有了可精确计算的依据。

研究结果表明，新能源互补的效果高度依赖于空间协同的范围。张帆表示，如果仅在县域范围内进行风光匹配，全国范围内仅有不到四分之一的地区能够实现有效互补，局限性非常大。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律高度互补的区域。这意味着，要实现风能和太阳能的有效结合，往往需要跨越省界，进行远距离的协同。

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，即使不增加新的装机容量，仅仅通过优化空间调度，全国范围的跨省协同每年就能额外释放约1000亿千瓦时的消纳能力。“这并非凭空产生的电力，而是将原本因时间空间不匹配而必须放弃的风能和太阳能，通过科学调度重新利用起来。相较于单纯增加储能设施，这种方式能更有效地减轻电网的调节压力。”刘瑜补充道。

刘瑜教授指出，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、跨区域绿电交易和输送线路的规划提供了可量化的科学指导。其核心理念清晰且具有指导意义：迈向高比例新能源电力系统的关键，不仅在于扩大装机容量和增加储能电池，更在于构建一张覆盖全国、高效协同的空间网络。通过地理空间智能的视角，对风能和太阳能进行一次跨越广阔区域的“精准匹配”，一条更优的绿色转型之路正在显现。