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四川大學(xué)水利水電學(xué)院林鵬智教授發(fā)文揭示全球海上風(fēng)電和太陽(yáng)能光伏資源在低碳轉(zhuǎn)型中的作用

2025-11-10 11:44:32四川大學(xué)閱讀量:22193 我要評(píng)論


  近日,四川大學(xué)山區(qū)河流保護(hù)與治理全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與新加坡國(guó)立大學(xué)合作,在Science Advances上發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于利用海上可再生能源破解全球低碳轉(zhuǎn)型困局的研究成果。該研究指出,若能在條件適宜的近海區(qū)域系統(tǒng)布局海上風(fēng)電與光伏,到2050年,這兩種能源有望滿足全球高達(dá)30%的電力需求,為破解陸地資源緊張與監(jiān)管瓶頸提供關(guān)鍵的替代路徑。該項(xiàng)研究可為全球各國(guó)制定更加平衡的能源戰(zhàn)略提供參考。
 
  在全球碳中和的大背景下,積極推動(dòng)清潔能源以加速能源生產(chǎn)向低碳轉(zhuǎn)型已成國(guó)際共識(shí)。然而,陸上開(kāi)發(fā)常面臨土地供應(yīng)與審批流程等限制,而資源豐富、空間廣闊的海上可再生能源,尤其是風(fēng)能與太陽(yáng)能光伏,被視為邁向低碳未來(lái)的關(guān)鍵力量。盡管海上開(kāi)發(fā)潛力巨大,但其資源勘測(cè)難度高、全球可用資源規(guī)模不清等問(wèn)題,仍是當(dāng)前領(lǐng)域發(fā)展的主要障礙。
 
  為評(píng)估全球海上風(fēng)電與光伏的開(kāi)發(fā)潛力,研究團(tuán)隊(duì)基于歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心1994-2023年的氣象數(shù)據(jù),設(shè)定了嚴(yán)格的選址標(biāo)準(zhǔn):篩選出平均風(fēng)速≥5米/秒、年太陽(yáng)輻射量≥1000 kWh/㎡的區(qū)域,并排除海洋保護(hù)區(qū)、長(zhǎng)期海冰覆蓋區(qū),同時(shí)將范圍限定在水深小于300米、距人口稠密區(qū)200公里以內(nèi)的海上專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)。
 
  研究結(jié)果表明,僅利用全球1%的適宜開(kāi)發(fā)海域,到2050年,海上太陽(yáng)能光伏發(fā)電預(yù)計(jì)可滿足全球22%的年電力需求,海上風(fēng)電則可貢獻(xiàn)9%。這一能源結(jié)構(gòu)的重大變革,將推動(dòng)全球每年二氧化碳排放量減少超過(guò)90億噸,約占當(dāng)前全球排放量的16%,對(duì)實(shí)現(xiàn)國(guó)際社會(huì)設(shè)定的低碳目標(biāo)至關(guān)重要。
 
圖1 海上風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏每單位面積潛在年發(fā)電量的全球分布
 
  研究特別指出,中國(guó)在海上光伏領(lǐng)域蘊(yùn)藏著巨大潛力。盡管在商業(yè)化初期,可能仍需依賴較高的電價(jià)與補(bǔ)貼支持以確保項(xiàng)目盈利,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,海上光伏有望滿足中國(guó)未來(lái)近10%的電力需求。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的核心挑戰(zhàn)在于工程技術(shù):必須開(kāi)發(fā)出能抵御極端海洋環(huán)境的漂浮結(jié)構(gòu)、可靠的系泊系統(tǒng),以及能夠應(yīng)對(duì)惡劣波浪條件的光伏設(shè)施。研究建議,我國(guó)可充分借鑒在海洋工程領(lǐng)域積累的寶貴經(jīng)驗(yàn),盡快牽頭制定適用于深遠(yuǎn)海環(huán)境的光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn),并將成功實(shí)踐向全球推廣,引領(lǐng)海上可再生能源技術(shù)的發(fā)展。
 
圖2 海上風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏資源電力輸出的互補(bǔ)性
 
  以上研究成果已于近日以《The role of offshore wind and solar PV resources in global low-carbon transition》為題正式發(fā)表。水利水電學(xué)院/山區(qū)河流保護(hù)與治理全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室林鵬智教授為論文的第一通訊作者。
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