全球矿区光伏潜力：未来能源布局与减排新路径

本刊推荐：为解决光伏（PV）系统部署与土地资源冲突及矿区生态修复资金短缺问题，研究人员开展了全球矿区太阳能光伏潜力评估研究。通过整合矿区地理空间数据与太阳能资源分布，量化了矿区PV发电潜力及CO2减排效益。结果表明：全球矿区年发电潜力达5,807,713 GWh，可满足15亿人用电需求，年减排CO22.38亿吨，为矿区生态-能源协同发展提供科学依据。

　　

在全球能源结构向可再生能源转型的背景下，太阳能光伏（PV）产业呈现爆发式增长。据国际能源署（IEA）统计，全球累计光伏装机容量已达1.6太瓦（TW）。然而，光伏设施的大规模部署与土地利用之间存在显著矛盾——大量光伏电站占用农业用地，可能危及粮食安全和生态系统完整性。更严峻的是，全球范围内数以万计的关闭和废弃矿区形成了大量退化土地，包括矿坑、废石堆、尾矿库和塌陷区，这些土地资源长期闲置且修复资金匮乏。面对这一挑战，能否将矿区土地转型为光伏能源基地，实现生态修复与清洁能源生产的双赢，成为亟待探索的科学问题。

针对这一问题，由何婷婷、陈宇薇等研究人员组成的团队在《The Innovation》发表了题为"Harnessing the solar photovoltaic potential in global mining areas: Energy locations for the future"的评论性研究。该研究首次在全球尺度量化了矿区光伏发电潜力及其减排效益，为矿区土地资源再利用和全球能源转型提供了重要科学依据。

研究人员主要采用多源地理空间数据整合与建模技术：首先基于公开矿区数据集（包括露天矿及尾矿库等基础设施）划定全球矿区范围；其次利用全球太阳能图谱（Global Solar Atlas）中的PVOUT数据（单位装机容量年发电量，单位kWh/kWp）计算单位土地面积发电量，并通过固定转换系数C（1.6 ha/MW）估算总发电潜力；最后结合政府间气候变化专门委员会（IPCC）提供的屋顶光伏全生命周期二氧化碳当量（CO₂e）排放数据，量化CO₂减排潜力。

全球矿区光伏发电潜力

研究显示，全球矿区总面积达45,707.28 km2，年理论发电潜力为5,807,713 GWh，相当于2023年全球光伏发电总量的3.5倍。美洲（40.2%）和亚洲（36.3%）贡献最大潜力，中国（926,804 GWh）、美国（662,690 GWh）和加拿大（239,744 GWh）位列前三。值得注意的是，智利（727,077 GWh）、秘鲁（140,363 GWh）和约旦（66,400 GWh）等国家也展现出显著潜力。

电力供应与减排效益

按全球人均年用电量3,735 kWh计算，矿区光伏发电可满足15亿人用电需求，接近2022年全球无电人口（7.75亿）的两倍。撒哈拉以南非洲地区（占全球无电人口80%）年发电潜力达441,396.9 GWh，可为1.2亿人供电，有力支持世界银行"Mission 300" electrification倡议。此外，矿区光伏年均可减排CO₂2.38亿吨，相当于节约9,400万吨标准煤，对实现《巴黎协定》1.5°C温控目标具有实质性贡献。中国（3,800万吨）、美国（2,720万吨）、俄罗斯（1,110万吨）及智利（2,980万吨）等高排放国家可通过此举显著强化气候承诺。

实施挑战与对策

研究同时指出理论潜力与实际部署间的差距：矿区多位于偏远地带，电网基础设施薄弱，地形复杂且边坡不稳定，增加了光伏系统安装成本和安全风险；采矿活动产生的粉尘会降低光伏板效率，土地权属不清和环境修复责任不明也阻碍项目推进。解决这些问题需发展适应复杂地形的光伏技术，并制定将矿区修复与可再生能源部署相结合的政策激励。

该研究创新性地提出了"矿区光伏+生态修复"协同发展范式，不仅为全球能源转型提供了新的土地资源解决方案，也为矿区可持续管理提供了经济激励。通过将退化土地转化为清洁能源生产基地，既可缓解光伏部署与农争地矛盾，又能推动矿区生态修复与区域经济振兴，实现环境-能源-社会效益的多赢。这一研究为全球特别是发展中国家推动绿色矿业和能源公正转型提供了科学支撑和实践路径。