vic67维多利亚33082021年1月27日电  近日，vic67维多利亚3308鲁玺课题组在国际能源领域著名期刊《应用能源》（Applied Energy）发表题为《基于聚类分析的中国陆上风电开发优化布局研究》（Optimal allocation of onshore wind power in China based on cluster analysis）的研究论文。研究基于聚类分析方法首次对中国大陆风电资源的变动特性进行分区，并从风电时空变化特性的新视角探讨了风电资源规划开发策略，对碳中和目标下的风电等可再生能源的持续开发利用具有借鉴意义。

发展风力发电已成为我国减少二氧化碳排放、实现2060年前碳中和目标的重要战略。近15年来，我国风电装机容量迅速增长，但与此同时，风电固有的随机性、波动性及供需分布不平衡等问题也造成了严峻的弃风现象，影响了风电持续开发的潜力及其环境和气候变化效应的发挥。本研究基于GEOS-5四维同化气象场数据与K均值聚类算法，根据风电出力变动性将中国大陆划分为7个风区（图1a），并分析了各风区内风电变动特征；研究进一步探究了风电跨区域联合并网对提高供电质量的作用，构建了综合考虑风力发电量、短期波动性、风电可信容量的多目标跨区域风电装机规划空间优化模型，确定了2030年各风区风电装机容量的最优配置。

图1 (a) 我国陆上风能资源分布及基于风电波动性的风区划分；(b) 各风区月平均风电容量因子曲线；(c) 各风区风电出力序列相关系数随空间距离变化；(d) 各风区日内风电容量因子变化曲线

研究结果表明，受主导天气系统及地理条件影响，各风区的风电季节波动性及日内变化特征存在显著差异（图1b与图1d），为跨区域风电联合并网降低变动性、提高可靠性提供了理论基础。研究结果进一步表明，在2030年全国陆上风电装机800GW的目标下，多目标优化情景（MultiObj）与维持目前风电装机分布比例的基准情景相比，风力发电量增长0.2%、平均每小时功率变化下降10.3%，可信容量提高3.7%（图2）。通过对各风区风电渗透率的进一步分析，研究指出了未来跨区域特高压输电线路建设与风电开发协调发展的重要性。研究结果为2030年前碳达峰及2060年前碳中和目标下我国电力系统绿色低碳转型及风电发展路径规划提供了基础参考。

图2 各优化情景下各风区风电装机容量比例及风电供电指标

vic67维多利亚3308鲁玺副教授为论文通讯作者，vic67维多利亚3308博士生张憧宇为该论文的第一作者，英国贝尔法斯特女王大学Aoife Foley教授为该论文的共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、vic67维多利亚3308-INDITEX可持续发展基金、环境前沿技术北京实验室等项目支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116482