尽管风能和太阳能发电在理论上取之不尽，但风电和光伏装机容量的不断增长，却伴随着日益严重的弃风弃光现象，这一矛盾一直存在。问题的根源并非电力供应不足，而是发电时间和空间上的错配。近期，北京大学地球与空间科学学院的张帆助理教授和刘瑜教授团队，联合阿里巴巴达摩院等机构，首次基于真实的风能和太阳能设施布局，在全国范围内揭示了风光空间协同在解决这一挑战中的巨大潜力。
刘瑜教授解释道，过去人们普遍认为风能和太阳能发电在时间上存在互补性，即风力强劲时日照往往较弱，反之亦然。然而，这种互补性能在多大程度上缓解电力消纳压力，一直缺乏基于真实地理分布的量化数据支持。为此，研究团队进行了一项开创性的工作：他们利用分辨率为0.5米的卫星遥感影像，结合人工智能和云计算技术，对中国全境进行了细致的扫描，精确识别出散布在各地的风能和太阳能发电设施。最终，他们构建了一个前所未有的精细数据库，其中包含了全国31.99万个光伏设施和9.16万台风机的精确位置和轮廓信息。这份详尽的“家底”为首次精确计算风光互补的真实潜力提供了基础。
研究结果表明，新能源设施的互补效果与空间范围的规模密切相关。张帆助理教授指出，如果在县域范围内进行风光匹配，全国只有不到四分之一的地区能够形成有效的互补，局限性很大。然而，一旦扩大协同范围，效果便显著提升。当空间视野扩展至全国范围后，几乎任何地区都能在遥远的另一端找到与其发电节律高度互补的区域。这意味着，要实现风能和太阳能的有效融合，往往需要跨越省界，进行远距离的协同优化。
这种跨区域协同所带来的效益远超预期。研究团队对不同层级的跨省协同情景进行了测算，结果显示，即便在不增加装机容量、仅优化空间调度的条件下，全国范围的跨省协同也能额外释放约1000亿千瓦时的年消纳能力。“这并非凭空产生的电力，而是将原本因时间和空间错配而不得不浪费的风能和太阳能，通过科学调度重新利用起来。相比于单纯增加储能设施，这种方法能更有效地减轻电网的调节压力。”刘瑜教授补充道。
刘瑜教授表示，在“电力互济工程”已被纳入国家“十五五”规划重大工程的背景下，这项研究为全国新能源基地的宏观规划、跨区域绿电交易和输运网络的规划提供了量化的科学依据。其核心理念清晰而有力：迈向高比例新能源电力系统的关键，不仅在于扩大装机规模和增加储能容量，更在于构建一个覆盖全国、高效协同的空间网络。通过地理空间智能技术，为风能和太阳能发电进行一次跨越大半个中国的“精准配对”，一条通往绿色转型更优化的路径正在显现。
