Nature发布复旦大学王戎团队研究成果——太阳能和风能资源的潜力会是无限的吗？

7月26日，复旦大学环境科学与工程系、IRDR国际卓越中心王戎团队在《自然》杂志（Nature）在线发表题为《加速中国光伏发电和风电的能源转型》的研究论文，首次从能源系统统筹的角度提出了中国加速发展光电和风电、实现2060年碳中和目标的最优路径，并揭示了中国太阳能和风能资源的潜力和成本。

在研究中，王戎团队基于高时空分辨率的地球智能信息数据系统，优化电厂建造的空间位置和发电量，统筹发展基础配套设施建设（特高压线路UHV和储能设施），协调各省份发电和用电负荷实现（电）源（负）荷互动，并预估未来技术进步的影响，实现未来40年的能源系统转型动态数学建模，构建了2021-2060年期间中国使用大规模太阳能光伏和风能电厂替代化石燃料的优化模型，提出了低成本且高效用的能源转型方案，揭示了大幅降低发电成本、提高电力使用效率、加速脱贫进程和实现碳中和目标的可能性，强调了增加当前升级电力系统投资对于实现中国2060年碳中和目标的重要性，为我国“碳中和”目标下能源转型提供了科学建议。

复旦领衔的研究团队基于地球系统中多年太阳辐射和风速的小时空间数据，制定了中国加速发展太阳能光伏和风能发电替代化石燃料的中长期建设方案。

该研究同时结果表明，为了达到2060年碳中和目标，如果按照当前规划的太阳能光伏和风能发电建造速度，太阳能和风能资源相对有限，需要较多的碳捕获与封存（每年需要接近20万亿千瓦时的装机量），造成较高的减排经济成本。而该研究的优化模型以较低的成本增加太阳能光伏和风能发电，发电量可从每年9万亿千瓦时增加到每年15万亿千瓦时，减排成本可从每吨二氧化碳约700元降低到每吨二氧化碳约40元，大大增加了太阳能和风能资源的潜力。

该研究基于优化的太阳能光伏和风能发展路径，解析了区域之间的资金流动情况，并量化了加快太阳能光伏和风能发展速度对减小贫富差距的影响。比如，复旦模型预估我国新疆地区是未来最重要的太阳能和风能资源所在地，在2060年光伏和风电厂可达到255个，装机容量约为23亿千瓦，但配套特高压线路总容量将达到20亿千瓦，储能设施容量需达到2.7亿千瓦，根据当前化石燃料价格推算出相关的年收益可达到3800亿元。

该研究发现，即使未来技术进步会进一步降低光伏和风机的成本，但考虑到未来新建太阳能光伏和风能发电厂的技术挑战，仍需扩大当前的清洁能源投资规模，加快国家电力系统升级速度，提高建造超大规模光伏和风能发电和高压输电的技术，降低我国电力系统实现碳中和的经济成本。

作为该研究的重要结论，由于易获取的清洁能源是有限的，我国需要扩大清洁能源投资、优化源荷调控、加强配套设施建设。该研究提出了中国加速发展风电和光电实现碳中和目标的最优路径，在考虑技术进步等因素后，未来十年的发展规划对于我国实现2060年碳中和目标非常关键，优化当前国家清洁能源发展的规划和布局，可以避免在后期承担更大的经济损失。同时，升级国家电力系统后，发展太阳能和风能将会导致区域间资金流动，为西部地区带来收益，进一步减少贫困人口，为区域发展提供新的动力。

新民晚报记者 张炯强