科研速递
Scientific Research News
近日，清华大学环境学院王灿教授课题组在中国高分辨率海上风电发展潜力研究方面取得进展，考虑政策约束以及技术不确定性等因素开展了海上风电高分辨率空间系统模拟，评估了中国大陆地区沿海10km分辨率的海上风电空间可用性，以及3个技术进步情景下5058个空间网格的海上风电装机潜力、小时级出力曲线、技术成本动态及成本结构。该研究成果可为气候政策评估、能源系统建模等提供支撑。
评估海上风电潜力与成本动态对于低碳能源转型和能源政策决策至关重要，然而，现有研究往往单独关注潜力、成本和技术变化动态，未能充分考虑政策约束、技术工程细节以及技术进步的作用机制，未能生成开源、一致、空间明确且涵盖技术细节的海上风电数据集。为此，本研究结合地理信息系统（GIS）、虚拟风电场模型、基于组件的成本模型和情景分析建立了一个海上风电资源和成本一致性评估框架，如图1所示，识别考虑12个政策与技术约束条件的中国大陆地区沿海10km分辨率5058个网格的空间可用性与装机潜力，模拟小时级风电出力曲线和容量因子，分析3个技术进步情景下2020年至2035年的基于组件的技术投资与运维成本动态，生成各网格的平准化发电成本。
研究表明，海上空间可用性、容量因子分布、投资与运维成本均表现出明显的空间异质性。不同点位的基础平台选择（桩基、导管架和漂浮式）以及输电方式选择（直流输电和交流输电）有所不同，平准化发电成本构成差异明显。固定式海上风电机组成本显著更低，而漂浮式机组成本则下降更快。与已有工程项目及文献进行比较的结果验证了数据集的准确性。该数据集以GeoTIFF和NetCDF两种格式储存，可为不同空间尺度（国家、省级和空间网格）和不同时间尺度（年、月和小时级）的能源、电力以及海洋能源技术建模提供底层数据支撑。
图2. 中国大陆地区海上风电资源和成本数据切片。a为各网格的最近邻省份；b-d分别为中技术进步情景2035年容量因子、投资成本和LCOE；e为d中A点固定式海上风电成本构成图；f为d中B点漂浮式海上风电成本构成图
该研究成果于1月14日以“技术进步下中国高分辨率海上风电潜力与成本数据集”（High-resolution gridded dataset of China’s offshore wind potential and costs under technical change）为题在国际学术期刊《科学数据》（Scientific Data）上在线发表。清华大学环境学院2021级博士生安康欣为论文第一作者，环境学院王灿教授为论文通讯作者，论文共同作者包括清华大学地球系统科学系蔡闻佳教授和清华大学环境学院鲁玺教授。本研究得到国家自然科学基金项目支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41597-025-04428-8
供稿 | 环境系统分析教研所
通讯员 | 安康欣
编辑 | 张楠楠
审核 | 徐明
责编 | 陈超
