資源量化評估是風光發(fā)電基地大規(guī)模開發(fā)利用的基礎。國網(wǎng)能源院利用自主開發(fā)的全球風光發(fā)電基地開發(fā)潛力和出力特性研究系統(tǒng)、基于三維GIS的風光發(fā)電基地資源評估和展示系統(tǒng)，組織進行了一系列研究，為開展風光發(fā)電基地開發(fā)規(guī)劃和電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃提供參考。
要大規(guī)模開發(fā)利用風光發(fā)電基地、構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，就必須對基地資源作出科學準確的量化評估。全球各大洲風能和太陽能資源分布情況如何？是否具有更大的開發(fā)潛力？國網(wǎng)能源院自主開發(fā)的全球風光發(fā)電基地開發(fā)潛力和出力特性研究系統(tǒng)、基于三維GIS的風光發(fā)電基地資源評估和展示系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對全球主要風光發(fā)電基地開發(fā)潛力和出力特性的評估。
全球風光發(fā)電基地開發(fā)潛力和出力特性研究系統(tǒng)、基于三維GIS的風光發(fā)電基地資源評估和展示系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)庫層、開發(fā)潛力評估、出力特性分析等三大層構成。數(shù)據(jù)層歸集了全球風能10×10公里、測風高度70米、80米、100米的10年逐小時風能資源數(shù)據(jù)，以及太陽能4×4公里的10年平均太陽能輻射量數(shù)據(jù)，包括風速統(tǒng)計概率分布、平均風功率密度、風能、太陽總輻射量（GHI）、太陽法向直接輻射量（DNI）、平均日照時間、可利用小時數(shù)等指標。
開發(fā)潛力評估應用于全球各大洲主要風光發(fā)電基地，評估各大基地的理論可開發(fā)量、技術可開發(fā)量和經濟可開發(fā)量；出力特性分析同樣應用于全球各大洲主要風光發(fā)電基地，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、有效出力系數(shù)等。國網(wǎng)能源院利用這兩個系統(tǒng)開展研究，得出了一系列結論，為開展風光發(fā)電基地開發(fā)規(guī)劃和電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃提供參考。
全球風能和太陽能資源豐富
研究發(fā)現(xiàn)，世界風能資源理論蘊藏量約2000萬億千瓦時/年。受大氣環(huán)流、地形、海陸和水體等因素影響，全球風能資源分布不均衡。非洲、亞洲、北美洲、南美洲、歐洲、大洋洲分別占全球風能理論蘊藏量的32%、25%、20%、10%、8%、5%。亞洲風電開發(fā)基地主要集中在中國“三北”地區(qū)、俄羅斯北部和中亞哈薩克斯坦等地區(qū)；北美洲風電開發(fā)基地主要集中在美國中部及東西部沿海地區(qū)；南美洲風電開發(fā)基地主要集中在巴西東南部高原地區(qū)，以及阿根廷與智利南部地區(qū)；歐洲風電開發(fā)基地主要集中在北海及大西洋沿岸地區(qū)；非洲風電開發(fā)基地主要集中在蘇丹、索馬里、埃及等國家；大洋洲風能資源開發(fā)基地主要集中在澳大利亞沿海及新西蘭環(huán)島沿岸地帶。
研究發(fā)現(xiàn)，全球太陽能開發(fā)潛力巨大，年輻射到地球表面的能量約116萬億噸標準煤，超過全球化石能源資源儲量。受太陽輻射角度、大氣散射等影響，全球太陽能資源主要集中在赤道一帶。
從各大洲太陽能資源分布來看，非洲、亞洲、北美洲、大洋洲、南美洲、歐洲分別占全球太陽能理論蘊藏量的40%、25%、11%、15%、7%、2%。亞洲太陽能發(fā)電開發(fā)基地主要集中在中國西部地區(qū)，中東的以色列、約旦、沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋等國家；歐洲太陽能發(fā)電開發(fā)基地主要集中在南歐地區(qū)，分布在意大利、希臘、土耳其、德國等國家；北美洲太陽能發(fā)電開發(fā)基地主要集中在美國西南部地區(qū)；南美洲太陽能發(fā)電開發(fā)基地主要集中在秘魯、智利兩國交界的阿塔卡瑪沙漠地區(qū)；非洲太陽能發(fā)電開發(fā)基地主要集中在北非的撒哈拉沙漠及以北，以及東非的埃塞俄比亞、蘇丹、肯尼亞等國家和地區(qū)；大洋洲太陽能發(fā)電開發(fā)基地主要集中在澳大利亞的北部地區(qū)。
大型風光發(fā)電基地開發(fā)需考慮多種因素
大型風光發(fā)電基地開發(fā)需要綜合考慮資源稟賦、地形地貌、交通條件、開發(fā)成本等多種因素。
第一個條件是新能源資源條件優(yōu)越。一般而言，風電場10米高的風功率密度大于150瓦/平方米，光伏電站太陽能年輻射量大于1400千瓦時/平方米。第二個條件是需要集中連片的土地資源。一個大型風電場一般達到20~30萬千瓦，占地面積50平方公里左右；大型光伏電站裝機20~30萬千瓦，占地面積比較緊湊，占地面積接近10平方公里。第三個條件是要求地形較為平坦，地面坡度不超過15%，且不能在地質災害區(qū)、自然保護區(qū)、地震帶、水域、森林、居民區(qū)等地區(qū)建設。第四個條件是道路交通條件不能太差，需靠近主干道路，不宜在電網(wǎng)末端、無人區(qū)內、偏遠山區(qū)等地區(qū)開發(fā)。第五個條件是集中式開發(fā)成本在可承受范圍內。需要測算本地集中式開發(fā)成本，如果開發(fā)成本高于當?shù)仉娋W(wǎng)平均上網(wǎng)電價，說明該地區(qū)開發(fā)風光發(fā)電基地不具備經濟性。
根據(jù)風光發(fā)電基地開發(fā)的適用條件，可建立全球大型風光發(fā)電基地開發(fā)潛力評估體系，包括理論可開發(fā)量、技術可開發(fā)量和經濟可開發(fā)量三大要素。理論可開發(fā)量根據(jù)資源條件測算一個地區(qū)風光發(fā)電基地開發(fā)規(guī)模的上限；技術可開發(fā)量表示在當前技術水平條件下，考慮地理環(huán)境要素的影響，可開發(fā)利用的風光發(fā)電基地開發(fā)規(guī)模；經濟可開發(fā)量表示在當前技術、經濟可承受前提下，具有經濟開發(fā)價值、具備并網(wǎng)條件、開發(fā)成本在可接受范圍的風光發(fā)電基地開發(fā)規(guī)模。
全球風光發(fā)電基地有非常好的開發(fā)前景
國網(wǎng)能源院初步開展了全球各大洲及主要風光發(fā)電基地理論可開發(fā)量測算，結果表明，全球風能資源主要分布在南北緯度較高地區(qū)，各大洲理論開發(fā)潛力超過500億千瓦；太陽能資源集中在赤道一帶地區(qū)，各大洲理論開發(fā)潛力超過1800億千瓦。
研究發(fā)現(xiàn)，歐洲風電100米高度風電開發(fā)潛力約為45億千瓦，其中德國、西班牙等目前風電裝機排前10位國家的風電開發(fā)潛力合計達到16.78億千瓦，占歐洲風電開發(fā)潛力的37%。預計2030年、2050年年底，歐洲風電開發(fā)規(guī)模分別達到4.99億千瓦和10.2億千瓦。太陽能發(fā)電開發(fā)潛力約為109億千瓦，其中德國、意大利等目前太陽能裝機排前10位國家的太陽能開發(fā)潛力合計達到43.7億千瓦，占歐洲太陽能開發(fā)潛力的40%。預計2030年、2050年年底，歐洲太陽能發(fā)電的開發(fā)規(guī)模分別達到7.6億千瓦和18.4億千瓦。
亞洲風電100米高度風電開發(fā)潛力約為189億千瓦，其中中國、印度等國家的風電開發(fā)潛力合計達到75億千瓦，占亞洲風電開發(fā)潛力的39%。預計2030年、2050年年底，亞洲風電開發(fā)規(guī)模分別達到7.65億千瓦和35.7億千瓦。太陽能發(fā)電開發(fā)潛力約為658億千瓦，其中中國、日本等主要國家的太陽能開發(fā)潛力合計達到172.7億千瓦，占亞洲太陽能開發(fā)潛力的26%。預計2030年、2050年年底，亞洲太陽能發(fā)電的開發(fā)規(guī)模分別達到18.5億千瓦和84.1億千瓦。
美洲風電100米高度風電開發(fā)潛力約為172億千瓦，其中美國、加拿大等主要國家的風電開發(fā)潛力合計達到162億千瓦，占美洲風電開發(fā)潛力的94%。預計2030年、2050年年底，亞洲風電開發(fā)規(guī)模分別達到11.5億千瓦和28.6億千瓦。太陽能發(fā)電開發(fā)潛力約為547億千瓦，其中美國、加拿大等主要國家的太陽能開發(fā)潛力合計達到393.5億千瓦，占美洲太陽能開發(fā)潛力的72%。預計2030年、2050年年底，美洲太陽能發(fā)電的開發(fā)規(guī)模分別達到28.4億千瓦和55.8億千瓦。
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