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国内最靠谱的配资公司张强教授和同丹副教授为论文共同通讯作者

如何让风光电力系统在气候变局中

既“绿”又“刚”？

近日，清华大学地球系统科学系

张强课题组与同丹课题组合作

在《自然》（Nature）上在线发表了题为

“全球风光电力系统的气候韧性策略”

的研究成果

该研究构建了

气候变化-极端事件-能源安全

耦合分析框架

量化了未来气候变化

对全球高比例风光电力系统可靠性的影响

阐明了长时间无风少光极端事件

导致电力系统供需失衡及成本抬升的

科学原理

并在此基础上提出了

区域差异化的全球风光电力系统

气候适应与韧性提升策略

Nature网站论文截图

文末点击“阅读原文”，了解论文详情

模拟超16万次情景

覆盖178个国家

随着风电、光伏

成为全球能源转型的“主力军”

一个隐藏危机正在浮现

气候变化导致的极端天气

正在加剧风光电力系统的供需失衡风险

在此背景下

量化高比例风光电力系统的气候风险

厘清极端事件抬升系统成本的作用机制

并构建适应策略

对于建立安全可控、灵活高效的新型电力系统

具有重要科学意义

基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）

多模式多情景气象数据集

研究团队模拟了超16万次调度情景

集成了7个全球气候模型（GCMs）数据

系统量化了未来气候变化

对全球178个国家风光可用资源

和电力需求的影响

研究显示

在SSP1-2.6情景下

全球地表气温上升的同时

平均地表风速将下降约0.02m/s

平均地表太阳辐射将增加约3.1W/m2

气象要素变化呈现显著空间异质性

中高纬度地区风速降幅更明显

且气温增幅高于低纬度地区

研究表明

未来关键气象要素的变化

将加剧高比例风光电力系统的供需矛盾

全球主要国家电力系统都将面临

风光极低出力事件持续时间延长

电力负荷波动性增强

其中

地表风速降幅更大、气温增幅更高的

中高纬度国家面临的风险尤为突出

研究团队

进一步通过构建电力调度优化模型

模拟了

未来各类发电技术在小时尺度的供应结构

并基于成本分解算法解析了

极端时段的度电成本变化趋势

测算了保障极端时段电力

供需平衡所需的额外成本投入及技术构成

研究发现

在SSP1-2.6情景下

风光出力低、供需矛盾突出的极端时段

（定义为小时度电成本最高的10%时段）

将面临显著的成本压力

全球共有47个国家的平均度电成本

增幅超过5%

部分国家增幅甚至超过20%

尤为重要的是

尽管极端时段仅占总运行时间的10%

却在全球主要国家

贡献了电力系统总成本的15%-30%

这一发现凸显了

有效应对极端时段供需失衡挑战

成为提升新型电力系统可靠性的关键所在

15种策略

提高风光电力系统气候韧性

为解决极端时段供需失衡加剧问题

全球主要国家需要增配储能容量

增加了小时度电成本

针对这一挑战

研究团队基于需求侧响应、跨区域互联

储能效率提升和火电灵活性增强

等四项应对措施

面向全球风光电力系统

设计组合出

15种气候适应与韧性提升策略

量化评估了不同策略的成本优化效果

15种气候适应与韧性提升策略降低电力系统成本的成效

研究发现

虽然大部分单项措施均能降低系统成本

如印度实施单项措施时极端时段成本

最高降幅为6.3%

但采用组合措施能产生显著的协同效应

两项措施组合可使成本最高降幅

提升至10.8%

三项组合可达12.3%

这项开创性研究揭示了

未来气候变化

对全球高比例风光电力系统的冲击作用机制

相关成果以“加速预览”形式

在《自然》（Nature）在线发表

研究团队构建的“因地制宜、降本增效”

全球风光电力系统气候适应与韧性提升策略

为全球各国实现净零排放目标下

新型电力系统的规划建设

提供了关键科学支撑

研究团队特别指出

气候变化对电力系统的影响

不仅体现在供需失衡方面

还通过寒潮、台风、暴雨等极端气候事件

直接破坏影响电力系统可靠性和安全性

增加系统成本

团队将进一步完善分析框架

为构建安全、经济、低碳的新型电力系统

提供更全面的理论基础

助力全球能源绿色转型

清华大学地学系博士生郑栋升、严禧哲为论文共同第一作者，张强教授和同丹副教授为论文共同通讯作者。论文合作者包括清华大学地学系教授、兴华卓越讲席教授陈德亮院士，清华大学环境学院教授、碳中和研究院院长贺克斌院士，斯坦福大学史蒂夫·戴维斯教授、肯·卡尔代拉教授，清华大学地学系博士后郭亚琴、李靖云，清华大学环境学院博士后刘洋，斯坦福大学博士后程静，清华大学地学系博士生王鹏、冯时杰，研究助理林媛媛、访学博士生平立映。研究得到了国家自然科学基金委国际合作研究项目、碳中和与能源智联项目以及新基石科学基金会科学探索奖的支持。