選定的非洲國家和擬議的中央電網布局。圖片：成都理工大學，《科學報告》，知識共享許可協(xié)議CC BY 4.0

一個由中國成都理工大學牽頭的國際研究小組提議在撒哈拉以南非洲地區(qū)的12個國家建立一個巨大的電網，作為減少非洲大陸長期能源貧困問題的一項最快、最可行的解決方案。

科研人員們采用EnergyPLAN模擬軟件來確定可再生能源發(fā)電容量、經濟成本，以及利用擬建電網平衡截至2040年撒哈拉以南非洲地區(qū)的預計未來電力需求的供電策略。

他們還利用Matlab軟件評估了整合電動汽車和氫氣生產的可能性。“這項研究中提出的方法和模式也可以被個別國家、地區(qū)或大陸用來解決能源貧困問題并實現(xiàn)凈零排放。”他們指出，這項研究僅考慮了風能和太陽能這兩種可再生能源，而抽水蓄能在儲能方面發(fā)揮著特殊作用。

擬建輸電線路將覆蓋12個國家，包括馬里、尼日爾、尼日利亞、乍得、蘇丹、埃塞俄比亞、烏干達、肯尼亞、坦桑尼亞、布隆迪、莫桑比克和南非。該研究小組表示，他們沿著電網線路選擇了這些國家，且未來可以輕松擴展。研究論文解釋道：“這些國家是根據各國在撒哈拉以南非洲地區(qū)的數(shù)據可用性、與其他擁有充足數(shù)據的國家的鄰近程度、土地面積及經濟狀況來選擇的。”

科研人員們分別為2030年和2040年開發(fā)了六種不同的場景。他們估計，這12個國家到2030年的電力需求將達到678太瓦時/年，到2040年為760太瓦時/年。平均電力需求量預計為77186 MW。

他們通過建模發(fā)現(xiàn)，到2030年，在抽水蓄能的支持下，部署在尼日利亞、蘇丹、尼日爾、馬里、乍得、埃塞俄比亞和南非的665000 MW光伏發(fā)電量或將幫助大幅減少撒哈拉以南非洲地區(qū)的能源貧困。

他們指出：“為了滿足到2040年新增100太瓦時/年的電力需求(即800太瓦時/年)，2030年尼日利亞光伏發(fā)電廠的發(fā)電量將增加42000 MW，蘇丹和尼日爾將增加60000 MW，馬里和乍得將增加80000 MW，埃塞俄比亞將增加40000 MW，南非將增加90000 MW。”他們還補充稱，由于乍得、馬里和蘇丹在聚光太陽能(CSP)技術方面具有巨大的潛力，這三個國家或將成為未來發(fā)展CSP發(fā)電廠的主力軍。“為了能夠滿足2040年的能源需求，2030年CSP發(fā)電廠裝機容量將大幅增加。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，從年度投資成本來看，光伏發(fā)電是最實惠的選擇，但風電解決方案的總投資成本較低，這使得風力發(fā)電更可取。

他們表示，為了保障能源安全并在2030年或2040年前實現(xiàn)電力脫碳，‘與高效儲能相結合(Hybrid with High Storage)’的用例場景是最可行的選擇，即高度整合兩種可再生能源的可能性。“值得注意的是，這項研究中的可再生能源技術可以集中安裝，也可以小規(guī)模地安裝在每個國家的不同地區(qū)。”

發(fā)表在《科學報告》上題為《同步解決撒哈拉以南非洲地區(qū)的能源貧困問題并發(fā)揮可再生能源潛力》的論文介紹了這個擬議電網項目。研究團隊由來自廣東石油

化工學院、中國電子科技大學、塞浦路斯國際大學、尼日利亞克里斯蘭大學和阿聯(lián)酋沙迦大學的科研人員組成。