氣候變化背景下，如何實(shí)現(xiàn)碳中和已經(jīng)成為一個(gè)全球性的議題。能源系統(tǒng)作為全球碳排放的主要部門，需要經(jīng)歷一場深刻的轉(zhuǎn)型—從很大程度上基于化石燃料的能源體系轉(zhuǎn)型為以風(fēng)光主導(dǎo)的可再生能源為基礎(chǔ)的高效能源體系。因此，亟需評估氣候變化對全球風(fēng)光能源系統(tǒng)的影響，為能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型提供科學(xué)支撐。

針對這一科學(xué)問題，李雙成教授團(tuán)隊(duì)與合作者，基于參與第六次IPCC評估報(bào)告的最新地球系統(tǒng)模型所模擬的氣候預(yù)測資料，全面評估了氣候變化對全球風(fēng)能和太陽能系統(tǒng)供需匹配的影響。研究團(tuán)隊(duì)首先創(chuàng)建一個(gè)指標(biāo)SDM（Supply-DemandMatch）衡量能源系統(tǒng)中供需匹配的程度；然后評估了氣候變化對供給和需求的單獨(dú)影響，從而區(qū)分供給和需求對SDM的相對貢獻(xiàn)；最后設(shè)計(jì)控制實(shí)驗(yàn)分離出氣候平均態(tài)和氣候波動(dòng)性對于SDM的影響。研究發(fā)現(xiàn)，到本世紀(jì)末，32%陸地區(qū)域的風(fēng)能系統(tǒng)和44%陸地區(qū)域的太陽能系統(tǒng)將很有可能經(jīng)歷由于氣候變化導(dǎo)致的供需匹配程度下降。北半球中高緯度的風(fēng)能太陽能供給量將大面積減少而且變得更加波動(dòng)，但是減少的供熱需求可以部分緩解甚至抵消供給端的負(fù)面影響，從而中和供需匹配的變化。低緯度地區(qū)的風(fēng)能太陽能供給量將在部分地區(qū)增加，但是顯著增加的制冷需求會(huì)抵消供給端的正面影響，從而造成供需匹配程度的顯著下降。過往研究主要探究了氣候平均態(tài)變化對風(fēng)能太陽能系統(tǒng)的影響，本**調(diào)了氣候波動(dòng)性變化也扮演著重要的角色，尤其是在極端天氣氣候事件越來越頻發(fā)的未來氣候背景下。

研究結(jié)論對于全球能源轉(zhuǎn)型下風(fēng)能太陽能系統(tǒng)的科學(xué)開發(fā)規(guī)劃和氣候變化適應(yīng)具有重要意義。

論文成果以“Climatechange impacts on planned supply-demand match in global wind and solar energy systems”為題發(fā)表在《NatureEnergy》雜志，5年影響因子63.9。李雙成教授全程指導(dǎo)，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院2015級直博生劉來保為第一作者和通訊作者，吳夢希博士為共同通訊作者。合作單位還包括瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETHZurich）、美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）、美國紐約大學(xué)石溪分校（Stony Brook University, New York）、英國倫敦大學(xué)學(xué)院（University College London）等。

該成果獲得第二次青藏高原綜合科學(xué)考察（No. 2019QZKK1001）和國家自然科學(xué)基金（No.201806010309）等項(xiàng)目資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41560-023-01304-w

圖1.氣候變化對風(fēng)能太陽能系統(tǒng)供給、需求和供需匹配影響示意圖。

藍(lán)色為當(dāng)前氣候下的供給和需求，紫色為未來氣候下的供給和需求，紅色為供給需求不匹配。

圖2. 氣候變化對風(fēng)能太陽能系統(tǒng)供給、需求和供需匹配影響的區(qū)域結(jié)果圖。第一列為供給，第二列為需求，第三列為供需匹配。