近日，華中科技大學(xué)電氣學(xué)院教授陳新宇課題組與哈佛大學(xué)研究人員在《焦耳》發(fā)表了關(guān)于碳中和的最新聯(lián)合研究成果。該研究通過(guò)電力能源系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺(tái)分析，給出最優(yōu)碳中和轉(zhuǎn)型路徑，預(yù)計(jì)可降低年化成本1.2萬(wàn)億元。

聯(lián)合團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)6年攻關(guān)，形成了電力能源系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺(tái)。平臺(tái)包含超過(guò)40年的高精度陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電和光伏發(fā)電歷史資源評(píng)估，全國(guó)超過(guò)5000臺(tái)火電機(jī)組的詳細(xì)的地理位置和運(yùn)行情況，全國(guó)所有規(guī)模以上水電機(jī)組的流量信息與運(yùn)行特性，全國(guó)跨省輸電線網(wǎng)架數(shù)據(jù)，全國(guó)各省電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的小時(shí)級(jí)負(fù)荷需求，以及目前主流的儲(chǔ)能技術(shù)和最具前景的幾種電解水制氫技術(shù)的性能和造價(jià)預(yù)測(cè)等數(shù)據(jù)。基于該平臺(tái)，形成了全年8760小時(shí)、60個(gè)不同場(chǎng)景小時(shí)級(jí)精度運(yùn)行模擬和最優(yōu)投資計(jì)劃。

研究顯示，不同減排路徑之間年化投資和運(yùn)營(yíng)總成本相差2.3萬(wàn)億元。研究提供的最優(yōu)碳中和轉(zhuǎn)型路徑不僅技術(shù)可行，而且經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于傳統(tǒng)化石燃料為主的能源系統(tǒng)。該方案相比各省單獨(dú)推進(jìn)碳中和轉(zhuǎn)型方案，可降低年化成本1.2萬(wàn)億元。

該研究分析了實(shí)現(xiàn)80%可再生能源滲透率目標(biāo)下全國(guó)統(tǒng)籌規(guī)劃與各省分別規(guī)劃的投資和運(yùn)行結(jié)果，強(qiáng)調(diào)了統(tǒng)籌規(guī)劃輸電線網(wǎng)絡(luò)、加強(qiáng)各省電力系統(tǒng)聯(lián)系的重要性。全國(guó)統(tǒng)籌規(guī)劃中，跨省區(qū)輸電網(wǎng)絡(luò)的加大投資能夠有效促進(jìn)可再生能源的消納，利用大空間范圍削弱可再生能源的波動(dòng)性，大幅降低儲(chǔ)能投資，并在很大程度上緩解我國(guó)負(fù)荷和資源分布極端不均勻的問(wèn)題。

由中國(guó)科學(xué)院院士程時(shí)杰與美國(guó)哈佛大學(xué)教授Michael McElroy領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)建議，應(yīng)加強(qiáng)電力能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型路徑的科學(xué)頂層設(shè)計(jì)，缺乏科學(xué)規(guī)劃會(huì)給能源的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。同時(shí)，需統(tǒng)籌規(guī)劃全國(guó)跨省輸電網(wǎng)的格局，通過(guò)發(fā)展區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間的特高壓輸電技術(shù)，降低全國(guó)總投資費(fèi)用。此外，海上風(fēng)電將成為遠(yuǎn)期我國(guó)東南沿海負(fù)荷中心低成本脫碳的最大來(lái)源，需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)海上風(fēng)電的投資和研發(fā)力度。