碳中和背景下中国光伏用地扩张的时空演化与风险防范
文献类型：学位论文
| 作者 | 李威龙 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 韩梦瑶 |
| 关键词 | 碳中和 光伏开发 用地扩张 风险防范 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 人文地理学 |
| 英文摘要 | 实现碳中和，是应对气候变化、着力解决资源环境约束突出问题的重要战略目标。中国作为世界最大的碳排放国，要在较低的发展水平和较短的时间内实现碳中和，面临着前所未有的减排压力与多重挑战。大力开发利用太阳能资源是实现能源结构绿色低碳转型的关键途径。然而，中国光伏开发与用电需求格局存在显著的空间不均衡，呈现出明显的逆向分布特点。与此同时，光伏大规模开发显著加剧了土地资源供给压力，光伏开发用地扩张伴生的潜在风险日益突出。 在此背景下，从用地扩张视角出发，基于长时间序列的光伏电站地理边界数据集，本研究首先结合标准差椭圆、重心模型、空间自相关等方法刻画了中国光伏开发的时空格局演化特征，辨别了不同省区和地区的角色贡献和竞争优势。其次，结合多源地理数据，本研究识别了光伏开发的用地结构变化，考察了植被覆盖度对光伏电站部署的长期响应，揭示了光伏开发与物种保护的空间重叠。最后，利用综合评估模型与地理信息技术，在多情景框架下探讨了碳中和背景下未来中国光伏开发用地扩张的潜在风险，包括土地侵占风险、植被生产力损失风险、物种存续风险。主要研究结果如下： (1) 中国光伏开发面积快速扩张。西北地区以大规模开发为主，虽然光伏电站分布较为松散，但累计开发面积高，是中国主要的光伏开发布局区。其中，新疆、青海、内蒙古的累计开发面积居于全国前列。 (2) 中国光伏开发的热值区从西北地区向华北、华东等地区扩散。中国光伏开发的整体分布方向由东北—西南方向转变为西北—东南方向。与光伏开发的起步阶段相比，中国光伏开发重心稍向东南移动。自2018年开始，中国光伏开发的地理格局基本保持稳定，在全国范围内达到一个较为均衡的状态。 (3) 中国省域光伏开发的空间集聚分布特征明显。不断减小的全局莫兰指数表明，中国各省光伏开发虽然目前仍存在显著的空间集聚分布特征，但空间上的正相关关系有所减弱。中国光伏开发的高—高集聚区主要位于西北和华北地区，低—低集聚区则主要位于西南和华南地区。 (4) 中国光伏开发的用地结构发生了显著转变，新增光伏开发逐渐集中在未利用地。光伏电站的部署在初期会导致植被覆盖度下降，但随着光伏电站的运行，植被覆盖度有所恢复，不同地类植被覆盖度对光伏电站部署的响应存在异质性。保护区的建立虽然在一定程度上阻止了光伏开发的用地扩张，但光伏开发与物种保护的空间重叠仍存在。 (5) 基准用地约束下，光伏开发可行区的面积为18.71万平方公里，可行区的光伏装机潜力为118.47亿千瓦，发电潜力为18.31万亿千瓦时。西北地区的光伏开发潜力在全国范围内较为突出。基准布局下，为满足用电需求，所布局电站的累计装机容量为10.01亿千瓦，平均平准化度电成本为0.249元/千瓦时，西北地区是未来主要的光伏开发布局区。 (6) 基准光伏布局中，新增光伏开发布局面积为1.56万平方公里。耕地支持了不到1%的光伏开发，华东、华北及华中地区光伏电站的耕地侵占风险较高。草地和林地支持了8.87%的光伏开发，西北地区光伏电站的生态用地侵占风险较为突出。西南和华南地区虽然部署的光伏电站较少，但所布局电站的植被生产力损失风险较高。西北地区作为主要的光伏开发布局区，光伏电站的物种存续风险也较为突出。 能源结构绿色低碳转型是实现碳达峰、碳中和目标的必然选择，也是实现经济高质量发展的重要组成部分。当前，中国已提前6年实现了风电、太阳能发电装机容量达12亿千瓦以上的宏伟目标，但光伏开发仍面临挑战。一方面，光伏开发格局与用电需求格局的空间不均衡特征仍然存在，大规模的光伏开发有可能使弃光现象再次反弹，光伏发电的高效消纳压力大。另一方面，目前的光伏发电装机容量距实现2060年的碳中和目标仍有较大差距，土地密集型的光伏开发的用地压力日益凸显，暗含潜在风险。大力支持电力系统调节能力建设，加快特高压电网建设，提升电力外送能力，坚持集中式光伏与分布式光伏并举，有助于实现光伏发电在全国的优化配置。加强光伏用地的全流程监管，多样化光伏开发用地，开展全生命周期的光伏项目生态环境影响评价，有助于实现光伏可持续开发。 |
| 学科主题 | 人文地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 116 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215725]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李威龙. 碳中和背景下中国光伏用地扩张的时空演化与风险防范[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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