“双碳”目标下中国风力发电的潜力预估、电力运输与能量储存的影响

基于时空高分辨的综合数字地理信息,分析了中国风能资源的时空分布及电力运输和能量储存对风力发电潜力的影响。结果表明:(1)中国风力资源存在显著的地域差异,华北和西南地区风力资源相对丰富,合理的清洁资源开发布局及基础配套设施建设可提高中国对风力资源的利用效率。(2)以1/120°×1/30°的空间网格为单位,基于风能资源的时空分布和小时波动发用电负荷,统筹考虑电力运输和电力储存等基础设施的建设,评估了中国风力发电的潜力。全国风力发电潜力在不同土地利用情景下有显著差异,考虑全部土地可利用情景时,风电潜力每年最高可达50PW·h,在筛选可利用土地并优化电厂规模实现成本最低后,风力发电潜力约为4PW·h。中国西部地区表现出较大的风力发电潜力,而东部地区的发电潜力相对较低,在不考虑电力运输与储存情景下,部分地区的发电效率较低。因此,未来的研究需要实现风力发电与电力运输、能源储存配套设施的统筹规划,以确保经济利益最大化的同时实现减排目标。(3)风力发电可显著降低二氧化碳排放,考虑电力运输和能量储存后,能够使风力发电可实现的CO_(2)减排量增加约26%,同时降低84%的CO_(2)减排边际成本,其中西北地区CO_(2)减排量的增幅可达2倍以上,减排成本降低95%以上。预计到2060年,中国为了实现碳中和,需要增加输电和储能的基础设施建设来实现能源平衡,华北和西北地区将成为中国风力发电的主要地区。

“双碳”目标下中国能源转型的战略思考

中国提出“双碳”目标,以减缓人类活动排放的CO_(2),导致的气候变暖,推动电力系统向可再生能源转型,为绿色发展注入新动力。从近期研究的趋势出发,针对实现“双碳”目标对能源转型的需求,梳理了能源转型过程中潜在的环境问题,提出了可再生能源在生产和运行阶段对环境和生态的潜在影响。为认识实现“双碳”目标的挑战,基于2010-2021年期间清洁能源变化的历史趋势,预测2021-2060年发电量和能源消费量的变化趋势,并结合已有研究报道的中国光伏和风力发电潜力,分析了未来发展光电和风电对土地、输电、储能、投资等方面的需求。结果表明,维持中国过去清洁能源的增长速度可能无法满足实现“双碳”目标对未来清洁能源的需求,因此实现“双碳”目标需要克服能源系统和经济系统的惯性,加速推进中国的能源转型,提高清洁能源在总能源中的占比。最后,针对如何以较低经济成本加速能源转型的问题,提出了政策建议。

中国环境治理经验:从大气污染防治到“双碳”目标

“双碳”是中国制定的战略性碳减排目标,而减污降碳则是我国高质量发展的需要和社会主义现代化的重要内容。尽管人均碳排放低于主要发达国家,中国仍面临实现“双碳”目标和改善生态环境的双重压力。过去十几年,中国在国内积极开展大气污染防治,取得的显著成效为中国实现“双碳”目标提供了宝贵经验。本文总结中国实现大气污染防治的历程与经验,从减污降碳协同的需求角度出发,为国家实现“双碳”目标提供参考。

碳中和目标下中国光伏发电潜力、空间格局与综合效益分析

利用时空高分辨的综合数字地理信息,预测了碳中和目标下2021-2060年光伏发电的时空分布特征,分析了温度、遮阳、面板倾斜度对光伏发电量的影响,并通过空间自相关方法研究了光伏产业发展的格局,量化光伏发电的综合效益,结果表明:(1)优化到电厂级别后,2060年中国光伏年发电潜力可达到9 PW·h。其中,新疆和内蒙古发电潜力较高,有望成为中国重要的光伏发电基地。(2)光伏面板的间距、倾斜角度、外物遮挡和温度均会对光伏面板的发电效率产生影响,在规划建设光伏电厂时要充分考虑实际地质地貌和气象要素,合理布局光伏面板,定期做好清洁维护工作,以保持光伏电板良好的发电性能。(3)2021-2060年各省份集中式光伏发电的分布呈现一定的空间关联特征。西北地区是未来集中式光伏产业的核心区域,可能表现出一定的集聚效应,这种效应能有效提高西北地区光伏企业的生产效率和竞争能力,增强光伏企业的创新水平,并带动西北地区经济的协同增长。(4)中国在2060年通过光伏发电每年可节约1200 Mt标准煤,二氧化碳、大气颗粒物、二氧化硫和氮氧化物减排量分别约为7076、0.18、0.66和0.95 Mt。其中,西北地区和内蒙古是光伏发电综合效益最高的区域,加速该地区光伏发电的发展、保证电力输送设施和储能设施的建设,有助于加速中国的碳减排进程并尽早实现碳中和目标。