評估方法主要包括觀測資料和數值模擬,其中數值模擬法可以得到空間和時間連續(xù)的風能和太陽能分布數據,是最有效的資源評估方法。這種方法主要通過數據收集和整理,通過收集地形資料、海溫資料、再分析資料、觀測資料等,將資料同化入WRF中尺度數值模式,并進行模擬計算,對模擬結果進行統計分析,最終可以繪制風能、太陽能資源分布圖,這樣就可以清晰地描述出有哪些資源分布在哪些地方。
通過我們團隊的觀測,發(fā)現中國北部、東部的風力資源非常豐富,而中亞的大部分區(qū)域風力資源也都比較好。
根據測算,全球風能資源量為1640太瓦,開發(fā)條件較好的有73太瓦。根據風能資源的豐富程度及全球氣候帶劃分,全球風能資源主要分布在4條緯度帶:
一是北緯高緯度風帶。主要包含北極地區(qū)以及俄羅斯、加拿大和美洲的一些區(qū)域,位于北緯60度以北。其風能最豐富的地區(qū)位于格陵蘭島及以東的洋面,年平均風速達到12米/秒以上,風功率密度達到1000瓦/平方米。
二是北緯中緯度風帶。包含北美、中亞和中國北部等地區(qū),位于北緯30度到60度之間。中亞是北緯中緯度地區(qū)風能資源最豐富的地區(qū)之一,西北部地區(qū)風能資源最豐富,總儲量達到77太瓦。
三是北亞熱帶風帶。包含非洲北部和阿拉伯半島地區(qū),位于北緯15度到30度之間。非洲北部是北亞熱帶風能最豐富的地區(qū),同時它們也把一部分的能量輸出到歐洲。風速達到每秒7~9米,風功率密度達到500瓦/平方米,儲量達到75太瓦。
四是南亞熱帶風帶。包含非洲南部、南美洲南部和大洋洲等地區(qū),位于南緯15度到45度之間。大洋洲是南亞熱帶風能資源最豐富的地區(qū),特別是西南部和中部,總儲量達到28太瓦。
根據測算,全球太陽能資源總儲量6390太瓦,開發(fā)條件較好的為320太瓦。世界太陽能資源主要分布于熱帶、亞熱帶、北溫帶的南部和南溫帶的北部,即南北緯 40度之間地區(qū)。非洲北部地區(qū)平均輻照度超過200瓦/平方米,總輻射年總量超過1900千瓦時,總儲量達到320太瓦。大洋洲也是太陽能富集區(qū),平均輻照度超過180瓦/平方米,總儲量達到173太瓦。
以我國新疆為例,其冬春季年平均風功率密度在500~800瓦/平方米,風能可開發(fā)面積接近20萬平方千米,太陽能的總儲量也在3320億千瓦。而這只是全球可再生能源中再微小不過的一部分。
中國可再生能源的發(fā)展迅速,已經成為世界可再生能源開發(fā)大國。截至2014年年底,我國可再生能源發(fā)電裝機容量已經達到4.3億千瓦。其中并網風電裝機容量為9581萬千瓦,占全球風電裝機的四分之一,光伏裝機容量2805萬千瓦,其中光伏電站2338萬千瓦,分布式476萬千瓦。
可再生能源的快速發(fā)展推動了國內能源生產和消費的革命,只有堅持“節(jié)約、清潔、安全”的戰(zhàn)略方針,才能加快構建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現代能源體系。針對能源變革的思路與實踐,國家電網公司推進清潔代替和電能替代(“兩個替代”),實現以可再生能源為主要能源結構的全球能源互聯網的重要性。清潔替代是在能源開發(fā)上以清潔能源替代化石能源,走低碳綠色發(fā)展道路,實現化石能源為主、清潔能源為輔向清潔能源為主、化石能源為輔轉變。電能替代是在能源消費上實施以電代煤、以電代油,推廣應用電鍋爐、電采暖、電制冷、電炊和電動交通等,提高電能在終端能源消費的比重,減少化石能源消耗和環(huán)境污染。
可再生能源資源豐富的程度有目共睹,如果合理開發(fā)利用,能夠支撐全球能源互聯網的建設,并緩解環(huán)境污染壓力,促進人類社會走綠色、低碳的發(fā)展之路。
全球能源互聯網通過跨洲、跨國骨干網架和各國各電壓等級電網(輸電網、配電網),連接“一極一道”(北極、赤道)等大型可再生能源基地,適應各種集中式、分布式電源,將風能、太陽能、海洋能等可再生能源輸送到各類用戶,構建服務范圍廣、配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平臺,最終保障全球能源安全、保護地球生態(tài)環(huán)境、實現人類社會可持續(xù)發(fā)展。
不過,僅有可再生能源的支撐,并不足以構建全球能源互聯網,只有發(fā)揮電網的資源大范圍配置作用和可再生資源的時空互補特性,才能統籌全球能源資源開發(fā)、配置和利用,保障能源的安全、清潔、高效和可持續(xù)供應。