气候驱动的太阳能极端事件同步化威胁非洲区域电力池的韧性

为什么共享太阳能有时会同时失效

在非洲，通过连接各国电网旨在使电力供应更稳定、更便宜，尤其是在各国大举投资太阳能的背景下。思路很简单：如果多云或高温削弱了某一国的太阳能产出，邻国可以提供支援。本研究提出了对这一承诺的严峻质询：如果恶劣天气同时袭击多国，在数以亿计人口依赖太阳能的时刻削弱整个地区的太阳能发电，会怎样？

对于阳光驱动大陆的美好期望

区域电力池现在将大多数非洲国家电网连结在一起，未来二十年内太阳能预计将提供大量新增电力。各国政府和规划者通常假设极端的日照下降不会经常跨境同时发生，因此当本国太阳能电场表现欠佳时，可以依赖邻国互助。但大气不受政治边界约束。席卷撒哈拉的巨量沙尘暴、横跨大陆的热浪以及缓慢移动的气压系统都可能在数千公里范围内减弱日照或使光伏组件过热，从而增加许多国家同时面临太阳能低产的风险。

当天气格局联手打击太阳能

研究者将详尽的气候观测与30个全球气候模型的模拟结合起来，追踪非洲国家落入其潜在太阳能产出最低十分位的频率。随后，他们检查这些低太阳能日如何在五个区域电力池内部同时发生。他们发现了清晰的三步风险格局。西部和中部非洲最为暴露，许多日子里各电力池的大部分区域同时处于太阳能干旱。东非在本世纪后期此类事件显著增加，而南部非洲看起来更为稳健，因为其成员国跨越从赤道到亚热带的多样气候区。

热与烟雾：光伏的隐秘敌人

研究将塑造这些极端事件的两种物理力分开考察。一是温度：更高的温度会持续降低光伏板将阳光转化为电力的效率。随着全球变暖，这一热效应在所有地区都会加剧。另一种是到达地面的日照本身，当尘埃、云或风暴遮挡天空时，日照可能急剧下降。在这方面，各地情况不同。在西非，更厚的尘埃层与更长的干旱季节结合上升的高温，显著增加了低太阳能时期的频率和持续时间，尤其是在马里和尼日尔等萨赫勒国家。南部非洲的部分地区在辐射驱动的衰减上可能实际上减少，这在一定程度上抵消了高温带来的损害。但总体而言，没有哪个地区能免于对其太阳能系统更频繁的压力。

共享电网面临共同压力

由于电力池依赖成员国互相支援，作者关注于同步事件——即当至少一半的电力池成员国或至少一半的计划装机容量同时处于严重太阳能赤字的日子。在高排放情景下，西部和中部非洲的此类全池低太阳能日可能从每年几周增加到超过三个月。在最严重的情况下，超过70%的成员国会同时受创，池内互助空间极小。相比之下，南部非洲的广阔南北跨度保留了一些自然保护，因为使远南部太阳能电场减弱的天气系统常常不会影响更热带的成员，反之亦然。

更聪明地规划联络线与备份方案

作者认为，规划者应超越简单均值，仔细研究哪些跨境线路最有可能承载同步风险。一些国家对（区域范围的）太阳能干旱贡献较大，例如西非的尼日利亚与布基纳法索，或北部的阿尔及利亚与毛里塔尼亚。其他连通，例如南部与东部非洲之间的线路，经常将天气模式相反的地区连在一起，从而可能增强韧性。该研究并不宣称区域电力共享必然失败，但表明气候驱动的太阳能极端事件同步化可能悄然侵蚀规划者当前依赖的安全边际。若非洲要在未来数十年内建设可靠且以太阳能为主的电网，将这些模式纳入储能、备用电源和新输电线路的决策至关重要。

引用: Adigun, P., Dairaku, K., Ogunrinde, A.T. et al. Climate-driven synchronization of solar extremes threatens the resilience of Africa’s regional power pool. npj Clean Energy 2, 11 (2026). https://doi.org/10.1038/s44406-026-00027-7

关键词: 太阳能, 气候极端事件, 非洲电力, 电网韧性, 区域电力池