選定的非洲國(guó)家和擬議的中央電網(wǎng)布局。圖片：成都理工大學(xué)，《科學(xué)報(bào)告》，知識(shí)共享許可協(xié)議CC BY 4.0
一個(gè)由中國(guó)成都理工大學(xué)牽頭的國(guó)際研究小組提議在撒哈拉以南非洲地區(qū)的12個(gè)國(guó)家建立一個(gè)巨大的電網(wǎng)，作為減少非洲大陸長(zhǎng)期能源貧困問(wèn)題的一項(xiàng)最快、最可行的解決方案。
科研人員們采用EnergyPLAN模擬軟件來(lái)確定可再生能源發(fā)電容量、經(jīng)濟(jì)成本，以及利用擬建電網(wǎng)平衡截至2040年撒哈拉以南非洲地區(qū)的預(yù)計(jì)未來(lái)電力需求的供電策略。
他們還利用Matlab軟件評(píng)估了整合電動(dòng)汽車(chē)和氫氣生產(chǎn)的可能性。“這項(xiàng)研究中提出的方法和模式也可以被個(gè)別國(guó)家、地區(qū)或大陸用來(lái)解決能源貧困問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)凈零排放。”他們指出，這項(xiàng)研究?jī)H考慮了風(fēng)能和太陽(yáng)能這兩種可再生能源，而抽水蓄能在儲(chǔ)能方面發(fā)揮著特殊作用。
擬建輸電線路將覆蓋12個(gè)國(guó)家，包括馬里、尼日爾、尼日利亞、乍得、蘇丹、埃塞俄比亞、烏干達(dá)、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(wǎng)線路選擇了這些國(guó)家，且未來(lái)可以輕松擴(kuò)展。研究論文解釋道：“這些國(guó)家是根據(jù)各國(guó)在撒哈拉以南非洲地區(qū)的數(shù)據(jù)可用性、與其他擁有充足數(shù)據(jù)的國(guó)家的鄰近程度、土地面積及經(jīng)濟(jì)狀況來(lái)選擇的。”
科研人員們分別為2030年和2040年開(kāi)發(fā)了六種不同的場(chǎng)景。他們估計(jì)，這12個(gè)國(guó)家到2030年的電力需求將達(dá)到678太瓦時(shí)/年，到2040年為760太瓦時(shí)/年。平均電力需求量預(yù)計(jì)為77186 MW。
他們通過(guò)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?qū)椭蠓鶞p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(shí)/年的電力需求(即800太瓦時(shí)/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(bǔ)充稱(chēng)，由于乍得、馬里和蘇丹在聚光太陽(yáng)能(CSP)技術(shù)方面具有巨大的潛力，這三個(gè)國(guó)家或?qū)⒊蔀槲磥?lái)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(jī)容量將大幅增加。”
研究人員發(fā)現(xiàn)，從年度投資成本來(lái)看，光伏發(fā)電是最實(shí)惠的選擇，但風(fēng)電解決方案的總投資成本較低，這使得風(fēng)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(shí)現(xiàn)電力脫碳，‘與高效儲(chǔ)能相結(jié)合(Hybrid with High Storage)’的用例場(chǎng)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(xiàng)研究中的可再生能源技術(shù)可以集中安裝，也可以小規(guī)模地安裝在每個(gè)國(guó)家的不同地區(qū)。”
發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上題為《同步解決撒哈拉以南非洲地區(qū)的能源貧困問(wèn)題并發(fā)揮可再生能源潛力》的論文介紹了這個(gè)擬議電網(wǎng)項(xiàng)目。研究團(tuán)隊(duì)由來(lái)自廣東石油
化工學(xué)院、中國(guó)電子科技大學(xué)、塞浦路斯國(guó)際大學(xué)、尼日利亞克里斯蘭大學(xué)和阿聯(lián)酋沙迦大學(xué)的科研人員組成。
