全球风电市场的风能资源未来如何变化至关重要

风能是重要的可再生能源风速表示，具有丰富、清洁、安全和发电技术成熟等优势，在近年来取得迅猛发展。全球陆地上的风电装机主要分布于北半球，我国占据全球风电市场的40%。但是目前的风电发展速度和涵盖范围仍然有限，不足以实现全球的能源转型。根据《巴黎协定》，为将全球气温升高控制在1.5摄氏度以下，必须将至少80%的发电量转为低碳能源。为实现“碳达峰”和“碳中和”风速表示，我们需要减少二氧化碳排放量，发展更多的清洁能源，尤其是风能。因此，在“双碳”背景下，探讨北半球主要风电市场的风能资源未来如何变化至关重要。

风能资源的强度与地理分布和气候变化息息相关，只有在特定的风速条件（3~24m/s）下才可以进行风力发电。中国科学院大气物理研究所黄刚研究员、苗昊泽予博士首先基于观测资料评估了CMIP5和CMIP6模式模拟北半球地表风速的表现，结果发现CMIP6模拟能力整体有较大改进，都可以重现出近几十年来地表风速的减小。并根据模拟效果更好的CMIP6模式，揭示了北半球风能资源到本世纪末（2100年）在不同气候变化背景下的未来演变。研究采用四种不同的温室气体和气溶胶排放情景，结果发现，在所有排放情景下，未来的陆地地表风速都将继续下降，并在高排放情景下下降更显著。风能和排放量的变化在不同地区存在非线性关系，在SSP3-7.0情景下，风能在欧洲和亚洲的下降速度最快，而在北美洲下降较为平缓。研究表明，更高的排放量将显著减小风能资源的规模，并重塑北半球的风能资源格局，进一步强调了减少温室气体和气溶胶排放的重要性。研究对于碳排放如何影响风能具有重要的指导意义，根据风能的未来演变进行风电场的选址和规划，有助于缓解全球能源危机，保护生态环境，促进人类社会可持续发展，早日实现“双碳”目标。

上述研究成果发表于《Renewable Energy》期刊，研究得到国家自然科学基金项目（42141019, 41831175, 91937302和41721004）和第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0102）的共同资助。

论文信息：Haozeyu Miao, Haiming Xu, Gang Huang, Kai Yang. 2023. Evaluation and future projections of wind energy resources over the Northern Hemisphere in CMIP5 and CMIP6 models, Renewable Energy, 211, 809-821,

图1. （a）CMIP5和（b）CMIP6模式以及模式平均和观测资料的地表风速异常（ms-1）的线性趋势。CMIP5和CMIP6模式的计算年份分别为1979-2005年和1979-2014年。

图2. SSP1-2.6（a-c）、SSP2-4.5（d-f）、SSP3-7.0（g-i）和SSP5-8.5（j-l）情景下，欧洲（a、d、g和j）、亚洲（b、e、h和k）和北美洲（c、f、i和l）的未来时期（2050-2099）相对于历史时期（1965-2014）的地表风速趋势（ms-1year-1）。交叉区域表示23个CMIP6模式中超过19个对变化符号达成一致。