青藏高原地区作为“世界屋脊”，拥有独特的地理环境和丰富的自然资源。分析青藏高原地区清洁能源替代发展的现状、挑战与机遇，探讨超前的发展方向、可行的技术路径和政策支持，可以为促进该地区清洁能源的可持续发展提供参考。

• 清洁能源开发利用较难

        青藏高原地区由于特殊的地理位置、气候条件、生态基础和经济形态，拥有得天独厚的清洁能源资源禀赋。一是水能资源储量巨大。据统计，该地区水能资源理论蕴藏量超过3亿千瓦，约占全国总量的40%。二是太阳能资源极为丰富。由于常年干旱少雨，当地的年均日照时长达到2800~3400小时，日照百分率高达60%~80%，年太阳辐射总量可达6000~8000MJ/m²，部分地区如阿里、那曲等的年辐射量超过7000 MJ/m²，是全国乃至全球太阳能资源最丰富的地区。三是风能资源可观。青藏高原地区年平均风速可达6~8米/秒，部分地区甚至超过8米/秒，占全国100米高度风能资源技术开发总量的26%。四是地热资源潜力巨大。据估算，该地区地热资源潜力超过1000万千瓦，可为地热发电和直接利用提供充足的热源。

        尽管拥有丰富的清洁能源资源，青藏高原地区的清洁能源开发利用仍处于起步阶段。

        一是水电已成规模发展但开发难度大。水电是该地区最主要的清洁能源，已建成运营的水电站以梯级开发为主。因生态敏感，高寒、地质复杂等自然条件，使得施工难度大，大型水电站较少。

        二是太阳能开发快速推进但集约化难。近年来，光伏发电发展迅速，已建成多个大型光伏电站。但受限于电网基础设施薄弱和储能技术不足，光伏发电的消纳和利用效率仍有待提高。高寒、强紫外线环境对设备耐久性要求高，运维成本明显增加。

        三是风能开发进展显著但稳定性较差。风能开发方面取得了显著进展，在西藏八宿建成了全球海拔最高的风电项目，西藏措美哲古风电场和日喀则中核萨迦风光储一体化项目并网发电；青海建成全球最大规模光伏产业园塔拉滩光伏园。整体来说，由于青藏高原风能“夏盈冬缺、昼盈夜缺”的特点，其稳定供应、储能存在很大问题，开发相对滞后。

        四是地热开发初具雏形但运营成本高。截至2023年，青藏地区地热发电总装机达到60MW，占全国地热发电总量的62%。但是，受极端环境制约、运输成本高昂、技术瓶颈限制、生态约束强化、经济性困境等因素影响，地热资源利用体量小、占比低。

        总体来看，青藏高原地区清洁能源开发利用面临技术、经济、环境和政策方面的多重挑战。

• 清洁能源替代发展方向

        为了实现清洁能源的替代发展，青藏高原地区需要探索适合自身特点的发展方向。

        加强资源评估与规划。青藏高原地区拥有丰富的太阳能、水能、风能和地热能等清洁能源资源。因此，需要对这些资源进行全面、详细地评估，确定其开发潜力和可行性。基于资源评估结果，制定科学的清洁能源开发规划，确保资源的合理利用和可持续发展。总体规划应该涵盖清洁能源基地的布局、建设规模、时序安排等方面。

        加强技术创新与提升。一是提升光电转换效率。针对太阳能资源，通过科技创新提升光伏电池的转换效率，降低光伏发电成本，提高清洁能源的竞争力。二是开展储能技术研发。这是清洁能源开发的关键环节。青藏高原地区应加大研发力度，提高效率和安全性，为清洁能源的稳定供应提供保障。三是构建智能电网系统，实现清洁能源的高效调度和优化配置。通过智能电网技术，提高电力系统的灵活性和可靠性，满足清洁能源大规模并网的需求。

        加强基础设施建设。在青藏高原地区建设规模化、专业化的清洁能源基地，如水电基地、太阳能发电基地、风电基地等。这些基地将成为清洁能源开发的重要支撑。由于青藏高原地区经济体量较小，电力消纳能力有限，需要配套建设特高压输电工程，实现清洁能源的远距离输送。这将有助于将青藏高原地区的清洁能源输送到能源需求较大的西南地区，甚至更远的华南和华东地区，促进区域间的能源平衡。

• 清洁能源替代技术路径

        在全球能源转型背景下，青藏高原地区的清洁能源开发需要突破传统模式，构建生态友好型的技术体系。

        构建水光蓄多能互补系统。以西藏雅鲁藏布江水资源开发为例，其下游水能理论蕴藏量达到1.1亿千瓦，但季节性径流波动制约了单一水电站的效能。构建水光蓄一体化系统成为关键，如藏中水电光伏互补工程通过10GWh抽水蓄能电站调节，使光伏弃光率从35%降至8%。清华大学团队研发的“虚拟水库”算法，可以实时协调128个电站的出力曲线，将系统调节响应时间缩短至15毫秒。格尔木水光储示范项目采用钠离子电池与超级电容混合储能，在海拔4500米环境下实现97%的循环效率。亟待突破高原低温环境（-30℃）下电解液抗冻技术，开发基于稀土材料的新型正极，将储能系统能量密度提升至300Wh/kg以上。

        探索高海拔光伏技术创新与生态融合。传统光伏板反射率高达30%，可能改变地表反照率，影响高原热力循环。中国科学院西北生态环境资源研究院研发的透光率可调型光伏组件，通过智能调光膜将反射率降至8%，并允许40%可见光穿透，保障高寒草甸正常的光合作用。青海共和塔拉滩光伏园区采用“光伏+牧草种植”的模式，组件支架抬高至2米，板下植被覆盖度提升15%，实现发电效率18.5%与草地恢复的双重目标。未来，需突破柔性光伏膜与自然地表形态适配技术，开发仿生结构支架系统，使光伏装置与高原生态系统形成共生关系。

        突破高原风电定制化技术。藏北高原50米高度年均风速7.2m/s，但空气密度仅为标准状况的70%。金风科技研发的GDW-171/3.6MW高原型风机，采用宽弦长叶片设计（弦长增加25%），搭配可变攻角调节系统，在空气密度为0.8kg/m³时仍保持32%的风能利用系数。玉树州杂多县风电场应用磁悬浮轴承技术，将机械损失降低40%，使机组在海拔4700米工况下年等效满发小时数达到2800小时。亟待开发基于碳纤维—玄武岩纤维混杂材料的超轻叶片（重量减轻30%），并建立高原湍流谱数据库，优化控制算法，应对突发风切变。

        建立地热资源梯级开发技术体系。青藏高原地热资源占全国80%，但传统闪蒸发电技术热能利用率不足40%。羊八井地热田创新采用“发电—供暖—温室”三级利用模式，先以150℃蒸汽驱动双工质发电机组（效率23%），再将90℃尾水供给拉萨城区供暖，最后50℃废水用于高原温室种植。中科院广州能源所研发的增强型地热系统（EGS），通过注入纳米流体，提高裂隙渗透率，在当雄县试验井实现单井取热功率12MW的提升。需要突破高温（350℃）地热井防腐技术，开发钽钨合金套管与氮化硅基固井材料，将地热井寿命从15年延长至30年。

        整合氢能产业链垂直模式。青藏地区可再生能源制氢成本比东部低40%，但储运损耗高达25%。西藏氢能示范工程构建“光伏制氢—金属储氢—燃料电池”的闭环系统：光伏电解槽采用非贵金属催化剂（Fe/N/C），使制氢电耗降至4.3kWh/m³；储运环节使用镁基合金储氢材料（质量密度为6.5wt%），相较高压气态运输成本降低60%。那曲氢能重卡项目应用低温自启动燃料电池，-30℃环境下启动时间从15分钟缩短至90秒。需突破高原低压环境（60kPa）下质子交换膜性能衰减难题，开发全氟磺酸/聚四氟乙烯复合膜，将电池寿命提升至15000小时。

        协同优化数字能源立体系统。青藏能源基地分布跨越2000公里海拔落差，传统调度系统难以适应复杂工况。国家电网开发的“源网荷储”全景感知平台，接入12类268万个物联终端，构建数字孪生电网模型。通过量子遗传算法优化，使跨区输电通道利用率提升至92%。阿里地区微电网群应用区块链技术实现点对点交易，分布式资源聚合响应速度达到毫秒级。需要建立高原特殊环境设备失效数据库，训练深度学习预测模型，提前72小时预判设备故障概率，将运维成本降低35%。

        青藏高原地区清洁能源的开发工作已经进入2.0阶段，需要构建“技术—生态—社会”三维协同机制。未来5年，应重点突破10MW级高空风电机组、地热井下发电装置、光伏治沙生态修复等关键技术，建立覆盖全生命周期的环境影响评价体系，最终形成可复制的高原清洁能源开发范式。

        推动青藏高原地区清洁能源替代发展是一项复杂的系统工程，需要政府、企业和社会各界的共同努力。通过加强顶层设计、科技创新、生态保护和区域合作，有望将青藏高原地区建设成为我国重要的清洁能源基地，为全国能源结构转型和生态文明建设做出重要的贡献。

        未来，随着技术进步和政策完善，青藏高原地区清洁能源开发将迎来新的发展机遇，为实现碳达峰、碳中和目标提供有力支撑。

作者单位为中国石油西藏销售分公司

责任编辑：曲绍楠