3月15日，中央財經(jīng)委員會第九次會議指出，要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。會議強調(diào)的構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，即意味著風(fēng)電和光伏將成為未來電力系統(tǒng)的主體，意味著整個能源電力系統(tǒng)將發(fā)生根本性變化。

我國風(fēng)能和太陽能資源豐富，但資源分布極不均勻，特別是與能源需求極不匹配。根據(jù)國家氣候中心的評估，我國陸地140米高度上風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量51億千瓦，其中的58%集中在內(nèi)蒙古、新疆、青海和甘肅；近海水深50米海域內(nèi)100米高度風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量為4億千瓦；陸上光伏資源技術(shù)開發(fā)量456億千瓦，其中90%集中在西藏、青海、新疆、甘肅和內(nèi)蒙古西部。 

按照2030年風(fēng)能和太陽能裝機容量達到12億千瓦以上的發(fā)展目標，以及2060年前實現(xiàn)碳中和要求，屆時我國風(fēng)能和太陽能裝機容量需要達到60億千瓦以上。而風(fēng)電、光伏等發(fā)電方式均受地域和自然資源的影響，存在較大波動性，其高比例接入會對現(xiàn)有電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行帶來嚴重挑戰(zhàn)。

當(dāng)然，除了間歇性和波動性之外，風(fēng)能和太陽能還具有時空互補性。例如，光伏只有白天可以發(fā)電，晚上不行。但晚上有風(fēng)，風(fēng)機可以繼續(xù)發(fā)電。因此，在一天24小時內(nèi)，風(fēng)能太陽能可以實現(xiàn)日內(nèi)互補。在季節(jié)性尺度上，太陽能是夏秋季節(jié)比較豐富，而風(fēng)能是冬春季節(jié)比較豐富，二者在季節(jié)上也有一個互補關(guān)系。對于不同地區(qū)而言，這個地方是陰雨天，其他地方可能是晴天；內(nèi)蒙古高原的風(fēng)比較大，華北平原的風(fēng)比較小，空間上也有一個互補。因此，基于時空互補關(guān)系，我們就能夠利用風(fēng)能和太陽能的互補性，來解決它的間歇性和波動性。

就“風(fēng)光”互補而言，氣象部門可以研發(fā)長時間序列高時空分辨率的風(fēng)能、太陽能數(shù)據(jù)序列，科學(xué)認知風(fēng)能、太陽能在不同時段和不同區(qū)域的時空變化特征，充分利用風(fēng)能太陽能資源的時空互補性，減小風(fēng)電、光伏發(fā)電的間歇性和波動性，促進新能源消納，提高可再生能源利用效率。

在此方面，國家氣候中心開展了初步研究，結(jié)果顯示，在局地尺度上，優(yōu)化風(fēng)光配比，可以減小新能源出力的波動性。通過計算風(fēng)電、光伏安裝比例與風(fēng)光耦合發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系，得到了不同地區(qū)風(fēng)光耦合出力波動性最小情景下的風(fēng)光安裝比，進而可以得到全國最優(yōu)的風(fēng)光安裝比例地圖。在區(qū)域尺度上，擴大空間范圍可以提高風(fēng)電、光伏和風(fēng)光耦合發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且這種空間連接效應(yīng)在風(fēng)電為主導(dǎo)的可再生能源系統(tǒng)中更為顯著。

另一方面，雖然我國風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機容量已連續(xù)多年位居世界第一，相應(yīng)組件制造規(guī)模也是全球最大的，但對風(fēng)能太陽能資源的利用效率與歐美等發(fā)達國家相比還比較低。

2020年，我國風(fēng)電裝機容量約是美國的3倍，但年利用小時數(shù)只有美國的約74%。德國平均日照時數(shù)1500多小時，而我國平均日照時數(shù)2400小時，比德國高60%左右，但2020年，我國光伏平均發(fā)電年利用小時數(shù)僅比德國高約22%，完全未能體現(xiàn)出我國的資源優(yōu)勢。因此，為了保障新能源的高效開發(fā)和利用，有必要進一步提高風(fēng)光資源的監(jiān)測、評估和預(yù)報能力，為國家能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供更為精準的氣象產(chǎn)品和服務(wù)。

第三，低碳能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)建設(shè)使得清潔能源生產(chǎn)、傳輸和調(diào)度對天氣氣候狀況的依賴度越來越強。而全球氣候變暖背景下，極端天氣氣候事件（暴雨洪澇、臺風(fēng)、雷電、高溫干旱、低溫冰凍等）頻發(fā)，又對能源基礎(chǔ)設(shè)施、電場運行及未來規(guī)劃設(shè)計等會產(chǎn)生潛在氣候風(fēng)險。

就這點而言，氣象部門應(yīng)和能源、電力部門合作，加強極端天氣氣候事件對電力系統(tǒng)安全運行的風(fēng)險監(jiān)測和評估，為保障國家能源和電力安全提供科技支撐。

第四，滿足“碳達峰”和“碳中和”發(fā)展目標需求，大規(guī)模開發(fā)風(fēng)能和太陽能資源成為必然，怎樣科學(xué)合理規(guī)劃才能保障區(qū)域生態(tài)和氣候環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展，也成為人們越來越關(guān)注的問題，也是我國未來清潔能源長效開發(fā)和應(yīng)對氣候變化面臨的新挑戰(zhàn)。

我國提出2030年，風(fēng)電太陽能裝機不低于12億千瓦的發(fā)展目標。若按風(fēng)電裝機4億千瓦、光伏裝機8億千瓦，且70%在西部省份采用大規(guī)模集中式開發(fā)的方式測算，則需要建設(shè)占地面積約400平方公里的100萬千瓦大型風(fēng)電場280個，需要建設(shè)占地面積約50平方公里的100萬千瓦大型固定式光伏發(fā)電基地560個。二者合計需占用土地面積約12萬平方公里，與福建省的面積（12.13萬平方公里）相當(dāng)。

2060年前實現(xiàn)碳中和，需要占用的土地面積會更多。我國西部地區(qū)是風(fēng)光資源富集區(qū)，同時也是生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)和大江大河的發(fā)源地，在西部地區(qū)開展大規(guī)模的清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，亟需回答其對局地和大范圍氣候、生態(tài)和環(huán)境會造成哪些影響，這些影響是正面的還是負面的，影響程度如何等諸多問題。

對氣象部門來說，應(yīng)提前對這些問題開展戰(zhàn)略性研究，建立大規(guī)模風(fēng)能太陽能開發(fā)的氣候生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評估體系，并開展相應(yīng)的觀測對比、模式模擬試驗，給出科學(xué)結(jié)論，以回應(yīng)國家和社會關(guān)切。