为了达成“双碳”目标，应对全球气候变化，我国能源结构正在加快实现从高污染化石燃料向低污染清洁能源的转型，以太阳能和风能为代表的清洁能源成为发展热点。

虽然这类清洁能源的成本在不断下降，但由于国家未来高质量发展对能源的巨大需求，切实探明未来气候变化背景下的能源安全风险，提出科学合理、经济高效的清洁能源发展规划，对我国实现“双碳”目标具有重要的科学意义。

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7月26日，上海复旦大学环境科学与工程系、IRDR国际卓越中心王戎团队在《自然》（Nature）发表最新研究成果，首次从能源系统统筹的角度提出了中国加速发展光电和风电、实现2060年碳中和目标的最优路径，并揭示了中国太阳能和风能资源的潜力和成本。

全球竞争中抢占优势地位的好契机

在我国的能源要素里，煤炭占大头，发挥了“压舱石”的作用。但是带来的负效应也极为明显，环境、生态、气候压力巨大。煤电占比高导致我国能源消耗消费产生的二氧化碳排放强度高于世界平均水平。

依赖化石燃料工业的发展已经到了瓶颈期，加快新能源发展成了当务之急。近年来，可再生能源飞速发展，尤其是太阳能和风能在我国的能源比重中不断提升，成效显著。

无论是从环境保护还是经济发展的角度出发，太阳能、风能资源研究都非常重要。

“太阳能、风能是绿色可再生能源，非常清洁，而且还是很有前景的投资方向。太阳能、风能还会带动一系列相关产业和产业链的发展。”王戎在接受《中国科学报》采访时表示。

比如，生产太阳能所需电板的半导体材料、风机所需的芯片、能实时掌控风速风向的人工智能技术等等。

“如果整个产业链能发展起来，而且我国能够提前布局的话，这将是我国在未来全球竞争中占据优势地位的好契机。”王戎说。

2018年起，长期从事大气化学模型研究的王戎在回国后把研究重心转移到了能源上，希望能找到一条适合中国国情的、发展太阳能和风能的最优道路，并为我国“碳中和”目标下能源转型提供一些科学建议。

建立地球数字智能信息复杂系统

关于太阳能和风能的研究有很多，每年发表的文章此起彼伏，但是以往的研究有一个局限，那就是缺乏高时空分辨率的地球数字智能信息复杂系统，所以并不能准确反映中国太阳能光伏和风能的发电潜力和变化趋势，导致在气候治理的综合评估中无法准确预估能源转型的最佳路径和减排潜力。

为了解决这个问题，研究团队非常需要一个高分辨率的地球系统模型，恰好中国科学院大气物理研究所建的“地球系统数值模拟装置”，为这项研究的开展提供了地球系统多年太阳辐射和风速小时空间数据的计算平台。[page]

“我们花了近一年半的时间，把这个地球系统的数据从一个400公里左右的粗分辨率做成接近1公里左右的高分辨率。”王戎说。

横在前路上的另一个挑战是电力系统大数据的建立。“电力系统包括输电、储能和电力终端。我国的太阳能、风能主要集中在新疆、青海、甘肃、内蒙古等西部地区，产出的电能需要运输到全国各地，就得建立特高压输电网络。此外，我国储能潜力也不够，导致一些电力消费部门可能在某一时段出现缺电的现象。”王戎介绍。