Морская ветроэнергетика предлагает многообещающее решение проблемы обезуглероживания прибрежных районов Китая. Прибрежные провинции Китая, несмотря на небольшую площадь суши, являются домом для 76% населения; на них также приходится 72% общего национального потребления электроэнергии и 70% общих выбросов CO2. Отказ прибрежных районов от ископаемого топлива является одной из основных задач Китая по достижению углеродной нейтральности к 2060 году, и морская ветроэнергетика может сыграть ключевую роль.
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, разрабатывается восходящая модель для проверки возможностей энергосистемы учитывать изменчивость возобновляемых источников энергии и разрабатывать оптимальные инвестиционные планы для морской ветроэнергетики.
Новая статья Гарвардско-китайского проекта по энергетике, экономике и окружающей среде, совместной исследовательской программы США и Китая, базирующейся в Гарвардской школе инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS), и сотрудников Хуачжунского университета науки и технологий (HUST) в Китае, является одной из первых. проанализировать возможности для межрегиональной интеграции возобновляемых источников энергии в энергосистему при повышенном уровне оффшорных инвестиций.
Инвестиции Китая в береговую ветроэнергетику, на долю которых приходится более 80% национальных и 30% глобальных обязательств в области ветроэнергетики, приводят как к значительно меньшей производительности зимой, так и к ограниченной гибкости энергосистемы. Другие источники энергии с нулевым выбросом углерода, такие как солнечная и ядерная энергетика, также имеют финансовые, географические ограничения и ограничения в области безопасности. С другой стороны, морской ветер может обеспечить более оптимальный возобновляемый источник энергии.
Изменение пропускной способности при расширении передающей сети между S1 (ограниченный уровень морского ветра в соответствии с исследованием дорожной карты prier) и S3 (свободная оптимизация морского ветра). Все существующие межобластные линии электропередачи представлены серыми линиями. Красные линии иллюстрируют увеличение передачи, в то время как зеленые линии иллюстрируют уменьшение передачи. Распределение инвестиций в морскую ветроэнергетику по провинциям в рамках S3 представлено в таблице справа.
«Результаты показывают, что по меньшей мере 1000 ГВт морской ветровой мощности уже могут быть доступны по цене ниже, чем для атомных электростанций в Китае», — объясняет Майкл Макэлрой, профессор экологических исследований Гилберта Батлера в SEAS и председатель проекта Гарвард-Китай. «Мы обнаружили, что уровень инвестиций в морскую ветроэнергетику может более чем вдвое превысить текущий целевой показатель правительства».
Чтобы создать оптимальный план развертывания оффшорной ветроэнергетики, исследователи, возглавляемые также проф. Синью Чен из ХАСТА, выпускница проекта Гарвард-Китай, разработала модель оценки провинций Китая с высоким разрешением. Модель сочетает в себе уточненный анализ морских ветровых ресурсов и экономики; учитывает микрорасположение ветряных электростанций с оптимизацией системы подачи; и моделирует почасовые потребности энергосистемы, определяя оптимальные планы для провинциальных инвестиций в морские установки, передачи и хранилища.
Смоделированная система удваивает текущие инвестиции в морскую ветроэнергетику к 2030 году. Это также улучшает текущие планы развертывания оффшорной ветроэнергетики в провинциях, перенося часть инвестиций из Гуандуна в такие провинции, как Цзянсу и Чжэцзян. В результате план может увеличить проникновение возобновляемых источников энергии в стране с 31,5% до 40% при более низких затратах, чем предполагалось в текущем плане. К 2050 году мощность морской ветроэнергетики в Китае может достичь 1500 ГВт.
«Китай обладает богатыми ветровыми ресурсами и благоприятными условиями глубины моря для развития морской ветроэнергетики», — говорит Синьян Го, приглашенный научный сотрудник проекта Гарвард-Китай, кандидат философии в HUST и первый автор статьи. «Развертывание морских ветряных электростанций в Китае могло бы не только обеспечить крупнейший рынок для мировой ветроэнергетики в предстоящее десятилетие, но и стать важным строительным блоком для перехода Китая от энергетических систем, основанных на ископаемом топливе».