エネルギー効率：エネルギー相補性を通した中国における太陽光発電と風力発電の普及の進展

太陽光エネルギーと風力エネルギーの本質的な変動性は、それらの急速な拡大によって複雑化し、出力抑制の課題を深刻化させている。これらの資源間の時空間的相補性は、再生可能エネルギーの統合を促進しバランス要件を低減する道筋として広く認識されているが、既存の評価の多くは、仮想的な展開に基づいている。そのため、太陽光と風力の相補性が実世界のインフラの下でどのように現れ、システムレベルの統合結果をどのように形作るかは、まだよく分かっていない。今回我々は、太陽光–風力相補性のデータ駆動型評価を可能にするために、統一的な国家的インベントリーを開発した。このインベントリーは、サブメートル分解能の人工衛星画像から深層学習ベースのフレームワークを用いて特定された、2022年時点の31万9972カ所の太陽光発電施設と9万1609カ所の風力タービンを網羅している。我々は、このデータセットを用い、太陽光–風力相補性によって出力の変動が大幅に低下し、その有効性は組み合わせの地理的範囲が拡大するにつれて高まることを示す。システムレベルでは、全国的な省間の調整によって、調整可能な柔軟性が80％のシステムにおいて、実効再生可能エネルギー普及量が99.88 TWh増加した。これは、太陽光・風力総発電量の9.1％、あるいは全国平均負荷の約120時間分に相当する。これらの結果は、エネルギー相補性が、太陽光発電と風力発電の普及を向上させるためのスケーラブルでシステム全体に及ぶ機構であることを示しており、大規模電力システムにおける再生可能エネルギー統合の促進における地域間調整の役割に関して、広く適用可能な知見をもたらす。

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