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《自然》發表復旦新成果:揭示2060碳中和目標的最優路徑

2023-07-27 17:15:00來源:中國青年報客戶端


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中國青年報客戶端訊(中青報·中青網記者王燁捷)7月26日,復旦大學環境科學與工程系、IRDR(災害風險綜合研究國際計劃)國際卓越中心王戎團隊在《自然》雜志(Nature)在線發表題為 “Accelerating the energy transition towards photovoltaic and wind in China”(加速中國光伏發電和風電的能源轉型)的研究論文,首次從能源系統統籌的角度提出了中國加速發展光電和風電、實現2060年碳中和目標的最優路徑,并揭示了中國太陽能和風能資源的潛力和成本。

論文在線發表截圖。復旦大學供圖

在研究中,王戎團隊基于高時空分辨率的地球智能信息數據系統,優化電廠建造的空間位置和發電量,統籌發展基礎配套設施建設(特高壓線路UHV和儲能設施),協調各省份發電和用電負荷實現(電)源(負)荷互動,并預估未來技術進步的影響,實現未來40年的能源系統轉型動態數學建模,構建了2021-2060年期間中國使用大規模太陽能光伏和風能電廠替代化石燃料的優化模型,提出了低成本且高效用的能源轉型方案。

論文揭示了大幅降低發電成本、提高電力使用效率、加速脫貧進程和實現碳中和目標的可能性,為我國“碳中和”目標下能源轉型提供了科學建議。

據悉,以往的研究由于缺乏高時空分辨率的地球數字智能信息系統,不能準確量化中國太陽能光伏和風能的發電潛力和變化趨勢,導致在氣候治理的綜合評估中無法準確預估能源轉型的最佳路徑。

復旦領銜的研究團隊基于地球系統中多年太陽輻射和風速的小時空間數據,綜合考慮國家行政區劃、土地類型、氣候條件、地形、海拔、陸地自然保護區、海上航線、海水深度、海洋自然保護區、特高壓變電站位置等空間地理信息,建立高時空分辨率的數字地球智能網絡,基于五種不同的電廠形態分布和電廠各組件成本,協調統籌發展特高壓線路電力運輸、選擇合適的儲能系統類型、優化用電端電力負荷,制定了中國加速發展太陽能光伏和風能發電替代化石燃料的中長期建設方案。

我國的太陽能和風能資源主要分布在經濟相對落后的西部地區,區域間的電力運輸在提升用電效率的同時,會給西部地區帶來潛在的經濟收益,促進地區經濟發展。

復旦大學環境科學與工程系博士研究生王怡靜為論文第一作者,青年研究員王戎為通訊作者,復旦大學張人禾教授、陳建民教授、湯緒教授、王琳教授為重要共同作者,中國科學院大氣物理所、法國氣候變化中心、日本國立環境研究所、塞浦路斯研究所氣候與大氣研究中心、西班牙全球生態研究所為重要合作單位。該項工作得到了國家科技部重點研發計劃、國家自然科學基金的資助。

為推動我國實現“雙碳”目標,王戎團隊長期從事氣候變化與能源系統的前沿研究,并不斷取得階段性成果,本次成果為團隊在《自然》雜志上發表的第二篇研究論文。

2022年9月7日,研究團隊首次在《自然》雜志發表的研究論文,從地球系統反饋角度率先提出了氣候變化對生物質能源技術的負反饋機制,揭示了氣候減排系統的臨界點。

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