文章发表
课题组团队在《Transactions in GIS》上发表研究成果
2025-01-24

课题组在风光水多能源潜力与互补性的评估研究中取得研究进展:

Screenshot of the paper
图1. 论文截图

风能和太阳能是全球最重要的清洁能源之一,由于受天气变化的影响,其在时间和空间上存在严重的间歇性和供需不平衡。抽水蓄能作为重要的储能装置,在改善风光能的间歇性和波动性方面具有很大潜力,但目前还没有研究评估抽水蓄能在调节全中国风能和太阳能发电方面的潜力。针对该问题,团队本科生范昕怡于2025年1月在《Transactions in GIS》上发表题为“中国风光水多能源潜力与互补特性评估”的研究成果。

研究首先通过计算不同风能和太阳能组合背景下能源需求与供应之间的比例,评估多种情况下中国能源的可靠性。接着,设计算法模型对全国进行抽水蓄能站点选址与储能容量估算。最后,比较了是否建设抽水蓄能两种情况下能源的可靠性。

Research framework
图2. 研究框架

结果显示,在缺乏储能和省际间能源传输能力的情况下,大部分省份的太阳能和风能组合供电的可靠性仍然较低,一般不超过30%。即使在2025年,随着可再生能源容量的增加,一些省份的可靠性可能会有所提高,但大多数省份的可靠性预计仍将低于50%。

Reliability of different combinations of solar and wind energy in 2022 (a) and 2025 (b)
图3. 2022年(a)和2025年(b)太阳能和风能不同组合的可靠性

在评估储能情况下太阳能和风能组合供电的可靠性潜力之前,我们首先基于选址模型对全国各省进行了抽水蓄能潜力评估。与目前抽水蓄能的实际开发规模比较,认为中国仍有相当大的抽水蓄能电站开发潜力。

Distribution of pumped storage potential assessment by province across the country
Figure.4 全国各省抽水蓄能潜力评估分布

在抽水蓄能储能条件下,大部分省份的风能和太阳能的可靠性均有提高,在中国西南、西北和东北地区的可靠性提高幅度明显,而东南和华北地区的提高幅度相对较小。这与电力需求的空间分布存在矛盾,因此,应当考虑在区域间进行电力输送以改善高需求地区的供电稳定性。

Reliability of different wind energy combinations under pumped storage storage conditions
Figure.5 抽水蓄能储能条件下,不同风光能组合的可靠性。(a)100%太阳能,(b)75%太阳能与25%风能(c)25%太阳能与75%风能(d)100%风能。

本研究强调了抽水蓄能在提高可再生能源发电的稳定性和可靠性方面的重要作用,对指导未来可再生能源和储能基础设施的布局和建设具有重要意义。

第一作者:范昕怡

通讯作者:张君副教授

其他作者:宋雨琦硕士生、Julian Hunt教授、戴强教授

论文链接:https://doi.org/10.1111/tgis.70001

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