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《科学进展》发表电气学院陈新宇教授最新联合研究成果

发布时间:2020-11-26 17:40:54    浏览次数:57    来源:华中科技大学

《科学·进展》(Science Advances)近日发表我校与哈佛大学联合研究成果 “Offshore wind: an opportunity for cost-competitive decarbonization of China’s energy economy”(《海上风电:中国能源经济中具有成本竞争力的脱碳机会》),研究表明我国海上风电潜力巨大、经济可行,或将成为东南沿海主要能源。电气学院思构实验室陈新宇教授为该文共同通讯作者。

我国陆上可再生能源资源潜力与负荷需求逆向分布,东南沿海省份的电力需求占全国的70%以上,而陆上大量优质风光资源分布在西北内陆,其并网消纳问题成为巨大挑战。如何实现东南沿海省份的电力低碳化供应是我国能源转型面临的一大难题。随着欧洲海上风电开发规模的增大,全球海上风电成本正在快速下降(欧洲海上风电某些中标价格已经低至6美分每度电),为我国能源结构低碳化转型带来了新的机遇。

该研究对我国沿海9省进行了高精度的海上风电资源潜力与技术经济分析,并对关键省份进行了初步系统接入分析,同时考查了不同时间尺度下近海风力变化趋势,为我国日后海上风电投资提供有力的定量化指导。研究结果揭示了中国海上风电的巨大利好:省级分析表明,海上风能潜在资源总量是目前沿海省份电力需求的5.4倍,可为我国沿海省份以低于核电的价格提供36%-200%的电力,且具有较好的调峰特性。这意味着未来沿海电力需求可以通过对海上风电投资以极具成本优势的方式实现。该研究同时研究了相应大幅减少温室气体排放和提升空气质量等附带收益。

海上风电的技术经济性评估。巨大的经济可开发潜力。该研究利用最新的气象、海文和经济数据(NASA的MERRA-2数据集),重调至高分辨率测深数据集的同化风速后,经过水深、保护区、航道使用情况进行过滤,在0.03°×0.03°的精细尺度下评估中国沿海海上风电过去40年每小时的风电出力变化。研究结果以容量系数、度电成本的形式展示,如图1所示。研究表明:海上风电的技术可开发潜力超过2000GW,经济潜力将在2030年超过东南沿海省份的用电总需求;受气象条件、海岸及水深的共同影响,国内海上风电最具潜力的地点集中在福建浙江江苏等地。

海上风电的系统接入特性。该文对海上风电的出力特性与接入特性进行了初步分析。图2总结了广东和江苏在不同时间尺度下电力需求及风电出力的变化。结果表明,海上风电季节变化较小,夏季平均容量因数近30%,远高于陆上风电;江苏和广东夏季海上风电具有明显的正调峰特性。

该研究是对中国海上风电潜力分析的最新工作,说明我国海上风电潜力巨大,开发利用可行性极高。该研究对促进我国海上风电的开发具有十分重要的意义。

陈新宇,电气学院教授,博士生导师。曾任哈佛大学讲师、博士后、客座研究员,研究方向为电力系统优化规划、电力市场、综合能源系统、高比例可再生能源系统规划、可再生能源与气候系统、可再生能源并网。思构实验室即华中科技大学智能电网运行与控制课题组,前身为“人工智能及其在电力系统中的应用”课题组,经过20多年的发展,已成为在国内学术界和工业界具有较大影响力、并具有一定国际影响力的高水平课题组。课题组早期主要开展人工智能技术及其在电力系统优化与控制中的应用研究,后逐步拓展到电力系统和电磁装备等其它多个领域。



图1 海上风电容量系数(左)及平均度电成本(右)



图2 电力需求及风电出力的变化趋势


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