自“一带一路”倡议提出以来，为提高“一带一路”沿线国家的电力普及率并驱动区域经济增长，电力基础设施建设成为区域合作的重点和优先发展领域。然而，当前电力基建投资以传统化石能源为主，其建设运行将带来持续性的温室气体排放，为实现《巴黎协定》的温控目标带来了艰巨挑战。

成果简介

绿色低碳的光伏发电太阳能是近年来增长最为迅速的可再生能源形式，随着持续的技术进步和成本下降，其在未来的低碳电力转型中将扮演重要角色。“一带一路”沿线国家横跨亚、欧、非三大洲，利用区域的优势光照资源发展光伏发电，将有助于沿线国家摆脱传统发展路径，实现经济增长和高碳排放的脱钩。

近日清华大学与哈佛大学等联合团队通过建立太阳能光伏发电潜力综合评估模型，首次量化评估了“一带一路”沿线66个国家的太阳能光伏发电潜力。该项研究发表于Cell Press旗下的能源旗舰期刊Joule，论文题目为 “The Potential of Photovoltaics to Power the Belt and Road Initiative”。该项研究采用NASA GEOS-5四维同化数据，在小时尺度上系统地量化评估了光伏发电的空间差异化因素，揭示了发电潜力的时间、空间分布特征。该项研究输出的技术潜力和参数对 “一带一路” 区域规划和沿线国家政策制定具有重要的参考价值，研究揭示了太阳能发电潜力与电力需求时空上的不匹配，为 “一带一路” 太阳能合作提供了思路和借鉴。

研究发现，“一带一路”国家太阳能光伏发电年发电潜力总量达448.9万亿千瓦时，相当于2016年该区域电力总需求的41.3倍。开发利用3.7%的光伏发电潜力即可满足整个地区2030年的电力需求，相应的光伏发电装机规模为7.8TW，投资缺口约11.2万亿美元，土地需求88,426平方公里，相当于中国国土面积的0.9%。研究同时表明，光伏发电将有望降低二氧化碳排放大国的碳排放并满足缺电国家的能源需求：中国、印度、伊朗与沙特阿拉伯4个国家2017年二氧化碳总排放量达132亿吨，占全球排放总量的39.4%。据估计，这些国家的太阳能发电潜力高达238.2万亿千瓦时，占 “一带一路” 地区太阳能发电潜力的53.1%。如果这些国家30%的电力需求由太阳能发电提供，每年可减少约24亿吨二氧化碳的排放，相当于全球碳排放减少7.2%。至少有13个 “一带一路” 沿线国家电力普及率不足100%，在这些电力短缺的国家中，太阳能光伏的年发电潜力超过其全国年电力需求9倍到5270倍不等。

研究评估了逐小时的环境温度变化对发电的影响，引入温度修正因子对太阳能光伏潜力计算结果进行了修正。如果不考虑温度的影响，“一带一路”地区的年光伏发电潜力将被高估41.4万亿千瓦时，沿线各国的太阳能发电潜力将被高估0.1%至15.0%不等。温度对低纬度地区的影响显著高于高纬度地区，空间差异性明显。例如，环境温度将使中东欧国家以及独立国家联合体的潜力分别下降6.0%和4.4%，而低纬度的西亚国家发电潜力则会因之下降12.7%。研究结论表明有必要在项目规划选址及前期经济可行性调研中考虑环境温度引起的发电损失，避免乐观估计带来的项目投资风险。

光伏装机潜力是考虑土地使用类型、坡度、辐射强度等限制条件，计算空间差异化的光伏组件倾角、间距等装机参数后各国太阳能光伏装机的上限。研究通过构建太阳能光伏阵列模型，揭示了“一带一路”地区的总装机潜力为265.9万亿瓦，是2017年全球太阳能光伏装机容量的600余倍。研究发现包括俄罗斯及东欧部分国家在内的高纬国家装机容量潜力较低。原因是随着纬度的增高，太阳入射角将降低，为最大化对太阳辐射的利用，光伏组件的倾角将提高，组件之间的间距也因之增加以减少遮挡产生的阴影，太阳能光伏的安装密度下降；以及高纬度地区太阳辐射资源明显不具有经济可开发性的区域比例较高。