清華新聞網(wǎng)3月25日電 可再生能源的大規(guī)模部署是應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)與實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要舉措,。目前在全球范圍內(nèi),，各國(guó)都在積極推動(dòng)可再生能源的發(fā)展,。雖然可再生能源發(fā)展?jié)摿薮?，然而在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中面臨技術(shù)、政策,、市場(chǎng)等諸多挑戰(zhàn),。如何有效地推動(dòng)可再生能源開(kāi)發(fā)和利用成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題和前沿問(wèn)題。近日,，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院,、碳中和研究院魯璽教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)，系統(tǒng)梳理了目前可再生能源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中存在的潛在挑戰(zhàn),，在此基礎(chǔ)上從物質(zhì)流,、信息流與能量流的綜合視角提出了加速全球可再生能源開(kāi)發(fā)與利用的創(chuàng)新性解決方案。
全球可再生能源的生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)和利用挑戰(zhàn)及相應(yīng)的解決方案
研究表示,，可再生能源開(kāi)發(fā)與利用面臨的潛在挑戰(zhàn)主要包括三個(gè)層面?？稍偕茉瓷a(chǎn)方面,，傳統(tǒng)基于年均值的靜態(tài)評(píng)估方法無(wú)法滿足可再生能源高精度化規(guī)劃管理與政策制定需求、單一資源自然屬性指標(biāo)難以服務(wù)可再生能源并網(wǎng)利用需求,、氣候變化（如風(fēng)速,、太陽(yáng)輻射、極端氣候事件等）對(duì)可再生能源生產(chǎn)的穩(wěn)定性影響增大等,?？稍偕茉蠢梅矫妫稍偕茉撮L(zhǎng)期波動(dòng)不確定性風(fēng)險(xiǎn)增加,、現(xiàn)有電力系統(tǒng)難以應(yīng)對(duì)大規(guī)?？稍偕茉唇尤胨鶐?lái)的波動(dòng)等?？稍偕茉串a(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)方面,，可再生能源環(huán)境影響與效益時(shí)空差異性表征不足、可再生能源的部署對(duì)局地環(huán)境生態(tài)直接效益及其機(jī)理的研究存在不足,、未來(lái)關(guān)鍵礦產(chǎn)資源供應(yīng)壓力增加,、可再生能源廢棄物管理面臨挑戰(zhàn)等。
研究進(jìn)一步提出了可再生能源開(kāi)發(fā)與利用的潛在解決方案,?？稍偕茉淳珳?zhǔn)化評(píng)估方面，未來(lái)的技術(shù)發(fā)展應(yīng)側(cè)重于加強(qiáng)多尺度氣候預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)管理能力,，揭示可再生能源時(shí)變動(dòng)性及其驅(qū)動(dòng)因素,，建立長(zhǎng)時(shí)序變動(dòng)性預(yù)測(cè)方法及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制,，保障可再生能源生產(chǎn)的穩(wěn)定性和能源系統(tǒng)運(yùn)行的安全性?？稍偕茉锤咝Ю脵C(jī)制方面,，未來(lái)應(yīng)發(fā)展跨發(fā)電、輸電,、負(fù)荷等關(guān)鍵技術(shù)的主動(dòng)并網(wǎng)機(jī)制,，供給側(cè)與需求側(cè)闡釋其協(xié)同利用機(jī)制，可以通過(guò)需求響應(yīng),、電動(dòng)汽車(chē),、儲(chǔ)能等交互技術(shù)，促進(jìn)分布式可再生能源的消納,；在輸電方面,，靈活的交流和高壓直流輸電技術(shù)可以提高容量，而微電網(wǎng)和分布式發(fā)電可以最大限度地減少長(zhǎng)距離輸電需求,；在儲(chǔ)能方面,，協(xié)同利用長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（例如氫能和抽水蓄能）和短時(shí)儲(chǔ)能（例如電化學(xué)儲(chǔ)能）可以進(jìn)一步減小能源波動(dòng)?？稍偕茉串a(chǎn)業(yè)鏈方面,，未來(lái)應(yīng)注重開(kāi)發(fā)更加環(huán)保的回收技術(shù)，如水冶金技術(shù)和生物浸出技術(shù),，并推動(dòng)能源材料創(chuàng)新,，特別是鈣鈦礦光伏材料的應(yīng)用，這有望提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率并降低資源依賴,；同時(shí),，采用全生命周期分析方法評(píng)估能源產(chǎn)品的全程環(huán)境影響，將有助于提升能源開(kāi)發(fā)的可持續(xù)性,。
總體來(lái)講,，加速全球可再生能源開(kāi)發(fā)與利用不僅僅依賴于技術(shù)的突破，還需要政策,、市場(chǎng)和國(guó)際合作的共同支持,。各國(guó)應(yīng)根據(jù)本國(guó)的資源稟賦與技術(shù)條件，制定適合的能源政策并推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新,。同時(shí),，加強(qiáng)跨國(guó)合作和全球能源市場(chǎng)的整合，將加速可再生能源的全球化應(yīng)用,，推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展,。
相關(guān)研究成果以“加速全球可再生能源開(kāi)發(fā)與利用”（Accelerating exploitation and integration of global renewable energy）為題，于3月11日發(fā)表于細(xì)胞（Cell）出版集團(tuán)旗下《創(chuàng)新》（The Innovation）雜志,。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院,、碳中和研究院教授魯璽為論文通訊作者,，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院副教授莊明浩為論文共同通訊作者，北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院大數(shù)據(jù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室副研究員王劍曉,、北京大學(xué)工學(xué)院2021級(jí)博士生陳新江為論文共同第一作者,。論文合作者包括中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授,、碳中和研究院院長(zhǎng)賀克斌,，電機(jī)系副教授張寧，環(huán)境學(xué)院博士畢業(yè)生李彥和阮梓紋,、2022級(jí)博士生王雨涵,，北京大學(xué)工學(xué)院教授宋潔。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金,、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目,、碳中和與能源智聯(lián)國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃（CNEST）培育項(xiàng)目等的資助。
論文鏈接：
https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(25)00076-1
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
