未来关键气象要素变化及其对高比例风光电力系统供需的影响。

本报讯 近日，地学系张强教授课题组与同丹副教授课题组合作建立了气候变化-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，并在此基础上构建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。

研究首先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。研究发现，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，全球主要国家的电力系统将面临风光极低出力事件持续时长更长、电力负荷波动性增强的风险，而这一风险在地表风速降幅更大、气温增幅更高的中高纬度国家尤为突出。

研究进一步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。在未来低排放情景下，风光出力低、供需矛盾突出的极端时段平均度电成本将显著增加，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%。研究发现，为解决极端时段供需失衡加剧问题，全球主要国家需增加储能容量，是驱动系统成本上升的主要因素。

最后，研究基于需求侧响应、跨区域互联、储能效率提升和火电灵活性增强等4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对降低电力系统成本的成效。研究发现，尽管大部分单项措施可降低系统成本，组合多项措施的策略通常可获得更佳成效。然而，单纯依靠增加措施数量并非推动成本下降的最佳策略，需在考虑各国资源禀赋的基础上因地制宜、科学施策，优化措施组合以实现成本效益最大化。

该研究成果可为全球各国在迈向净零排放进程中构建气候韧性的新型电力系统提供理论参考和科学依据。气候变化除导致电力供需失衡加剧外，还可通过寒潮、台风、暴雨等极端事件影响电力系统可靠性和安全性，增加系统成本。未来可在进一步完善分析框架的基础上，探究各类气候变化风险因素对高比例风光电力系统的潜在冲击及应对策略。

研究成果以“全球风光电力系统的气候韧性策略”为题，在线发表在《自然》（Nature）期刊上。张强和同丹为该论文的共同通讯作者，地学系2022级博士生郑栋升、严禧哲为共同第一作者。

（地学系）