作者:辛雨 唐宁 来源:中国科学报 发布时间:2022/8/30 13:48:14
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气候服务助风光资源“风生水起”

 

“在未来电气化趋势下,电力系统脱碳是全社会零碳发展的关键。这意味着现有能源体系要进行快速转型,风电和光伏等可再生能源将发挥更大作用。”国家气候中心高级工程师王阳在中国气象局近日召开的“双碳”目标下的能源气候服务发布会上表示。

目前,我国的风能和太阳能开发利用仍处于起步阶段,已经开发的风能、太阳能均不到技术可开发量的十分之一。我国拥有丰富的可再生能源资源禀赋,这对于我们应对气候变化、实现“双碳”目标具有积极意义。

“我国风电、光伏技术开发量没有天花板”。他介绍,如果可以充分开发利用我国陆上和近海100米高度的风能资源以及陆上集中式和分布式的光伏资源,那么我国风电、光伏的潜在年发电量可达2020年全社会用电量的13倍。

为进一步提高风光资源的开发与利用的数字化和智能化水平,国家气候中心开发了新能源大数据平台。平台可以实现风能太阳能资源评估、风电场和光伏电站宏观选址、风能太阳能资源可开发量分析,以及风电场、光伏电站经济性评价等。目前,该平台已成为国家气候中心对外开展新能源专业气候服务的旗舰平台。

与传统化石能源电力相比,风电、光伏发电具有间歇性和波动性,其大规模、高比例并网会对电网的安全稳定运行带来严重挑战。然而,气象观测和研究发现,风能、太阳能资源具有时空互补性。

通俗地讲,太阳能只有白天时可以用于光伏发电,而凌晨和晚上的风通常比白天的风大,所以在一天24小时以内,风能和太阳能存在互补关系。从季节的角度来看,太阳能在夏季和秋季比较丰富,而风能在冬季和春季比较丰富,所以风能和太阳能在季节尺度上也存在互补关系。此外,对于不同空间来说,西部(如内蒙)的风较大,华北或平原的风较小,因此在空间上也有互补关系。

此外,国家气候中心团队表示,连接更大区域的风电场、光伏电站,可以有效“平滑”风电、光伏的波动性。优化风电、光伏发电的组合方式,也可以提高耦合发电系统稳定性。基于不同区域的风光时空互补特性,国家气候中心绘制了我国首套风光开发的最优配比地图,用于指导“十四五”新能源大基地的开发建设。

为充分考虑不同地区风电和光伏发电的时空互补特性,国家气候中心构建了“中国高比例风光电力系统仿真模型”,该模型以新能源消纳利用率最大为目标,计算得到了2050年我国新能源开发的最优布局。结果表明,通过区域电网互联,到2050年,如果风电装机25亿千瓦、光伏装机26.7亿千瓦,仅靠“风光”就可以提供全国约三分之二的电量需求。

“双碳”目标下,低碳能源转型使得清洁能源的生产、传输、调度、运行等对天气气候的依赖度越来越高。而在全球气候变暖背景下,极端天气气候事件呈多发、频发、强发、并发的态势,对能源供给、需求等诸多环节都将带来重大风险。

针对这些新问题、新需求,国家气候中心研发了风光资源客观化预测方法,目前已形成比较成熟的风光资源月度预测产品。近期,国家气候中心专家还对中国过去几十年发生的极端“无风无光”事件开展了深入分析,得到不同地区极端“无风无光”事件发生的程度、范围、持续时间、频次等重要参数。该项研究对于指导未来不同地区储能的科学配置具有重要意义。

面对诸多挑战,国家气候中心团队认为,风能和太阳能的气候服务仍有很长的一段路要走,但这绝不会放慢新能源的发展脚步。

 
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