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双碳目标下可再生能源开发优化布局研究取得重要进展!

来源:国家气候中心 作者: 人气: 发布时间:2022-01-14 15:28:35

近日,国家气候中心专家与北京大学、中国科学院、金风科技、国网能源院和发改委能源所等单位专家联合开展的双碳目标下可再生能源开发优化布局研究取得重要进展,研究成果以“Potential contributions of wind and solar power to China’s carbon neutrality”为题发表在《Resources,Conservation & Recycling》杂志上(杂志影响因子IF为10.2,论文下载地址:https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106155)。

2020年9月22日, 国家主席习近平在第75届联合国大会上宣布,中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。2021年3月15日,中央财经委员会第九次会议明确提出构建以新能源为主体的新型电力系统。践行碳达峰、碳中和战略,能源是主战场,电力是主力军。据国内多家权威机构测算,2060年前实现碳中和时中国的风电、太阳能装机容量将超过50-60亿千瓦,是2020年新能源装机容量的十余倍。 由于风能、太阳能具有间歇性和波动性特征,构建以新能源为主体的新型电力系统面临巨大挑战。

本研究使用了国家气候中心研制的长时间序列高时空分辨率风能、太阳能资源数据库(水平分辨率15公里,时间分辨率1小时)资料计算逐小时的风电和光伏发电量,并基于高分辨率土地利用数据库、分省逐小时电力负荷数据库等资料,构建了风光电力供需与空间优化模型,探讨了2050年中国风能、太阳能开发对实现碳中和的潜在贡献(图1)及其优化布局(图2)。 

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图1. 2050年中国各省风光渗透率

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图2. 基础情景和区域电网互联情景下2050年风光资源开发空间格局

研究比较了8种风光资源开发利用情景(即基础情景、区域电网互联情景、技术进步情景、需求响应情景、区域电网互联+技术进步情景、区域电网互联+需求响应情景、技术进步+需求响应情景、区域电网互联+技术进步+需求响应情景)下,2050年中国高比例风光电力系统的结构性、经济性和气候-环境指标的差异。研究发现,在区域电网互联情景下,到2050年风电装机可达25亿千瓦、光伏装机可达26.7亿千瓦;按照全国小时级的电力电量互动平衡,在不考虑储能和需求响应的条件下,仅靠风光就可以满足全国约67%的电量需求,同时弃电率小于7%(约6.33%)(图3)。区域电网互联情景下虽然2050年全国平均的风光渗透率为67%,但存在一定的区域差异,其中东北、华北、西北和西南电网的新能源渗透率高于80%,华中电网低于50%。

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图3. 8种风光资源开发情景下,风电、光伏发电满足2050 年电力需求的比例

(编辑:逍遥客)

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