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全球大型风光发电基地开发潜力和前景

作者:中国储能电站网 来源:国家电网报 时间:2018-12-05 浏览:

中国储能电站网讯:资源量化评估是风光发电基地大规模开发利用的基础。国网能源院利用自主开发的全球风光发电基地开发潜力和出力特性研究系统、基于三维GIS的风光发电基地资源评估和展示系统,组织进行了一系列研究,为开展风光发电基地开发规划和电网联网规划提供参考。

要大规模开发利用风光发电基地、构建全球能源互联网,就必须对基地资源作出科学准确的量化评估。全球各大洲风能和太阳能资源分布情况如何?是否具有更大的开发潜力?国网能源院自主开发的全球风光发电基地开发潜力和出力特性研究系统、基于三维GIS的风光发电基地资源评估和展示系统,能够实现对全球主要风光发电基地开发潜力和出力特性的评估。

全球风光发电基地开发潜力和出力特性研究系统、基于三维GIS的风光发电基地资源评估和展示系统,由数据库层、开发潜力评估、出力特性分析等三大层构成。数据层归集了全球风能10×10公里、测风高度70米、80米、100米的10年逐小时风能资源数据,以及太阳能4×4公里的10年平均太阳能辐射量数据,包括风速统计概率分布、平均风功率密度、风能、太阳总辐射量(GHI)、太阳法向直接辐射量(DNI)、平均日照时间、可利用小时数等指标。

开发潜力评估应用于全球各大洲主要风光发电基地,评估各大基地的理论可开发量、技术可开发量和经济可开发量;出力特性分析同样应用于全球各大洲主要风光发电基地,分析各大基地在不同年份的出力特性,包括年月出力分布特性、容量置信度、有效出力系数等。国网能源院利用这两个系统开展研究,得出了一系列结论,为开展风光发电基地开发规划和电网联网规划提供参考。

全球风能和太阳能资源丰富

研究发现,世界风能资源理论蕴藏量约2000万亿千瓦时/年。受大气环流、地形、海陆和水体等因素影响,全球风能资源分布不均衡。非洲、亚洲、北美洲、南美洲、欧洲、大洋洲分别占全球风能理论蕴藏量的32%、25%、20%、10%、8%、5%。亚洲风电开发基地主要集中在中国“三北”地区、俄罗斯北部和中亚哈萨克斯坦等地区;北美洲风电开发基地主要集中在美国中部及东西部沿海地区;南美洲风电开发基地主要集中在巴西东南部高原地区,以及阿根廷与智利南部地区;欧洲风电开发基地主要集中在北海及大西洋沿岸地区;非洲风电开发基地主要集中在苏丹、索马里、埃及等国家;大洋洲风能资源开发基地主要集中在澳大利亚沿海及新西兰环岛沿岸地带。

研究发现,全球太阳能开发潜力巨大,年辐射到地球表面的能量约116万亿吨标准煤,超过全球化石能源资源储量。受太阳辐射角度、大气散射等影响,全球太阳能资源主要集中在赤道一带。

从各大洲太阳能资源分布来看,非洲、亚洲、北美洲、大洋洲、南美洲、欧洲分别占全球太阳能理论蕴藏量的40%、25%、11%、15%、7%、2%。亚洲太阳能发电开发基地主要集中在中国西部地区,中东的以色列、约旦、沙特阿拉伯、阿联酋等国家;欧洲太阳能发电开发基地主要集中在南欧地区,分布在意大利、希腊、土耳其、德国等国家;北美洲太阳能发电开发基地主要集中在美国西南部地区;南美洲太阳能发电开发基地主要集中在秘鲁、智利两国交界的阿塔卡玛沙漠地区;非洲太阳能发电开发基地主要集中在北非的撒哈拉沙漠及以北,以及东非的埃塞俄比亚、苏丹、肯尼亚等国家和地区;大洋洲太阳能发电开发基地主要集中在澳大利亚的北部地区。

大型风光发电基地开发需考虑多种因素

大型风光发电基地开发需要综合考虑资源禀赋、地形地貌、交通条件、开发成本等多种因素。

第一个条件是新能源资源条件优越。一般而言,风电场10米高的风功率密度大于150瓦/平方米,光伏电站太阳能年辐射量大于1400千瓦时/平方米。第二个条件是需要集中连片的土地资源。一个大型风电场一般达到20~30万千瓦,占地面积50平方公里左右;大型光伏电站装机20~30万千瓦,占地面积比较紧凑,占地面积接近10平方公里。第三个条件是要求地形较为平坦,地面坡度不超过15%,且不能在地质灾害区、自然保护区、地震带、水域、森林、居民区等地区建设。第四个条件是道路交通条件不能太差,需靠近主干道路,不宜在电网末端、无人区内、偏远山区等地区开发。第五个条件是集中式开发成本在可承受范围内。需要测算本地集中式开发成本,如果开发成本高于当地电网平均上网电价,说明该地区开发风光发电基地不具备经济性。

根据风光发电基地开发的适用条件,可建立全球大型风光发电基地开发潜力评估体系,包括理论可开发量、技术可开发量和经济可开发量三大要素。理论可开发量根据资源条件测算一个地区风光发电基地开发规模的上限;技术可开发量表示在当前技术水平条件下,考虑地理环境要素的影响,可开发利用的风光发电基地开发规模;经济可开发量表示在当前技术、经济可承受前提下,具有经济开发价值、具备并网条件、开发成本在可接受范围的风光发电基地开发规模。

全球风光发电基地有非常好的开发前景

国网能源院初步开展了全球各大洲及主要风光发电基地理论可开发量测算,结果表明,全球风能资源主要分布在南北纬度较高地区,各大洲理论开发潜力超过500亿千瓦;太阳能资源集中在赤道一带地区,各大洲理论开发潜力超过1800亿千瓦。

研究发现,欧洲风电100米高度风电开发潜力约为45亿千瓦,其中德国、西班牙等目前风电装机排前10位国家的风电开发潜力合计达到16.78亿千瓦,占欧洲风电开发潜力的37%。预计2030年、2050年年底,欧洲风电开发规模分别达到4.99亿千瓦和10.2亿千瓦。太阳能发电开发潜力约为109亿千瓦,其中德国、意大利等目前太阳能装机排前10位国家的太阳能开发潜力合计达到43.7亿千瓦,占欧洲太阳能开发潜力的40%。预计2030年、2050年年底,欧洲太阳能发电的开发规模分别达到7.6亿千瓦和18.4亿千瓦。

亚洲风电100米高度风电开发潜力约为189亿千瓦,其中中国、印度等国家的风电开发潜力合计达到75亿千瓦,占亚洲风电开发潜力的39%。预计2030年、2050年年底,亚洲风电开发规模分别达到7.65亿千瓦和35.7亿千瓦。太阳能发电开发潜力约为658亿千瓦,其中中国、日本等主要国家的太阳能开发潜力合计达到172.7亿千瓦,占亚洲太阳能开发潜力的26%。预计2030年、2050年年底,亚洲太阳能发电的开发规模分别达到18.5亿千瓦和84.1亿千瓦。

美洲风电100米高度风电开发潜力约为172亿千瓦,其中美国、加拿大等主要国家的风电开发潜力合计达到162亿千瓦,占美洲风电开发潜力的94%。预计2030年、2050年年底,亚洲风电开发规模分别达到11.5亿千瓦和28.6亿千瓦。太阳能发电开发潜力约为547亿千瓦,其中美国、加拿大等主要国家的太阳能开发潜力合计达到393.5亿千瓦,占美洲太阳能开发潜力的72%。预计2030年、2050年年底,美洲太阳能发电的开发规模分别达到28.4亿千瓦和55.8亿千瓦。

  (作者单位:国网能源院)

关键字:新能源发电

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