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本研究对我国未来海上风电发电潜力和相应碳减排潜力进行了定量评估。研究发现中国近海风能资源丰富，理论发电潜力约为17.5万亿千瓦时，是目前全国用电量的两倍多。到2050年，若规划的近海风力发电替代燃煤发电，二氧化碳排放量预计将每年减少近300百万吨(Tg)，相当于目前沿海地区燃煤发电排放量的20%。研究揭示了近海风力发电在能源结构升级和碳中和目标实现中可承担的重要角色，但同时也指出技术、经济和社会等方面存在的挑战。
中文题目：17500000000000度：这泼天的电力真是风刮来的！
英文原题：Offshore wind power in China: A potential solution to electricity transformation and carbon neutrality
通讯作者：覃章才，中山大学
第一作者：邓 希，中山大学
关键词：电力系统；近海风电；发电潜力；二氧化碳；减排潜力
背景介绍
对于高速发展的中国而言，要确保经济发展的同时实现碳达峰、碳中和，任务十分艰巨。电力部门的碳排放是能源相关排放的主要来源，开发可替代化石燃料的新能源是电力部门减排的主要路径。研究表明，要实现巴黎协定的目标，我国新能源尤其是风能在电力系统的比例要从2018年的10%提升到2050年的近50%。当前我国仍以燃煤发电为主，风电占比较低，而其中近海风电仅占风电的3%，仍有极大发展空间。未来我国发展近海风电的潜力有多大？这一新能源对碳中和的贡献如何（图1）？这些都是值得深入探讨的科学问题。
图1 通过近海风力发电替代燃煤发电实现减排
研究成果
中山大学覃章才教授团队研究发现，我国近海风资源较为丰富，台湾海峡及周边的风功率密度超过1000 W m-2，且呈现规律波动，有利于近海风电的建设和利用。就发电潜力而言，30%的近海区域一台风机每年可以发电超过25 GWh（图2）。理论上，近海每年共计可发电17.5 PWh，相当于2019年中国总用电量的2.4倍。这一理论潜力为风电的开发提供了可参考的发电上限。（1 PWh=103 TWh =106 GWh =1012 kWh）
图 2 中国近海100米高度平均风力发电潜力
基于未来近海规划的装机容量估算，2025、2035和2050年近海风力发电量可分别达到沿海省份2019年用电的2.5%（77.6 TWh）、5.9%（181.1 TWh）和11.0%（336.8 TWh)。其中广东省的发展速度最快，份额从2025年的3.0%（20.4 TWh）上升至2050年的24.8%（165.8 TWh）。相比而言这是很可观的发电量，2019年全球80%的国家电力消费量少于160TWh，94%的国家少于340TWh。
近海风力发电的生命周期碳排放量远小于燃煤发电，替代燃煤发电可显著减少碳排放。研究表明，到2025、2035和2050年，近海风力发电可分别减排67.8、158.3和294.3 Tg CO2-eq yr-1。其中，广东省规划力度较大，减排潜力最高，到2035和2050年，近海风电减排量可相当于当前燃煤发电排放量的30.5%和66.1%（图3）。
图3 沿海省份近海风力减排潜力。蓝柱表示不同年份近海风电减排潜力，黄柱表示2019年的煤电排放量，数值表示减排潜力占2019年煤电排放量的占比。
未来方向
本文所提供的发电潜力和未来碳减排量非常依赖于理论潜力和当前规划，而实际电力发展存在不同程度的不确定性。近海风电的发展仍然有许多问题需要解决，包括如何提高风电场建设的可行性，如何降低生态环境影响，如何提高风资源利用率和减少排放，怎样设计电力系统来稳定以风电为支撑电力供应等。
主要作者简介
覃章才 博士，现中山大学教授，长期从事能源、自然、温室气体排放和碳中和等方面的交叉学科研究，目前为研究组画的大饼是致力于探索缓解气候变化的能源和自然方案。
邓希 博士，主要研究方向为气候变化减缓、生态系统对气候变化的响应与适应、气候变化对粮食安全的影响。
引用本文
Xi Deng, Weixin Xu, Yifan Xu et al., Offshore wind power in China: A potential solution to electricity transformation and carbon neutrality. Fundamental Research, 4(5) (2024) 1206-1215.
原文链接（复制到浏览器中查看）：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266732582200440X
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