全球变暖缓解高度依赖风能、太阳能等可变可再生能源的大规模部署。为实现碳中和目标，中国正经历前所未有的新能源产能扩张，未来将占据全球极大比例的可再生能源装机容量。然而，新建能源基础设施大多位于沿海地区，正面临日益频繁和强烈的极端气候事件威胁，尤其是热带气旋。
在气候变暖背景下，热带气旋强度增加和路径北移，可能导致叶片断裂、塔筒倒塌和光伏面板损毁等灾难性后果。以往电力系统气候韧性研究多关注气候变化对能源供应潜力的影响，却往往假设极端天气下基础设施完好无损，未能把未来演变的热带气旋风险纳入电力系统长期选址、设计和容量扩张规划。
为填补这一空白，由南方科技大学、复旦大学和上海科学智能研究院（下称上智院）等单位组成的研究团队开发了可持续能源系统气候风险整合（CRISES）模型，结合未来不同排放情景下的气象预测，评估并量化热带气旋对中国沿海扩张新能源基础设施的威胁，提出以成本效益最大化为导向的最优工程适应策略。
研究发现，到21世纪末（2061-2100年），热带气旋对可变可再生能源造成的经济损失预计将比历史基线（1975-2014年）的每年3.7亿美元增加10至20倍，其中风力发电占这一增长的87%至91%。分解分析表明，在2021-2060年间，暴露度的增加是经济损失增长的主要驱动因素（贡献44%-49%）；而在2061-2100年间，灾害与暴露度的交互作用占据主导地位（贡献49%-67%）。研究进一步确定了最佳的基础设施加固方案，该方案可抵消54%-67%的预期经济损失。这一研究框架将灾害风险评估从被动的灾后恢复转向主动的基础设施韧性规划，为全球沿海能源转型的气候韧性建设提供了可扩展的范式。
标题：Intensifying Tropical Cyclones and Expanding Renewable Energy Call for Climate-Resilient Planning in China
链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2026EF009261
DOI：10.1029/2026EF009261
该成果于近日发表于Earth's Future。复旦大学助理教授、上智院领域科学家朱子恒，为本文共同通讯作者。
CRISES模型：把台风灾害与电力系统规划耦合起来
CRISES模型由三个核心模块深度耦合而成。
首先是热带气旋灾害预测模块。团队利用10个CMIP6全球气候模型输出数据，通过偏差校正和基于物理的动力降尺度方法，生成历史和未来不同排放情景下海量合成热带气旋，并利用分析型风场结构模型构建高分辨率极端表面风场。
其次是电力系统优化模块。团队采用高空间分辨率（0.25度）的CISPO模型，在满足碳中和目标约束下，优化求解中国沿海风电和光伏在不同发展阶段的最佳空间布局和装机容量。
最后是损失评估与适应措施模块。团队通过引入特定能源技术的中断和结构易损性函数，区分临时停机与永久性损坏，量化停机时间、发电量损失和经济损失，并以系统净经济效益最大化为目标，权衡结构加固改造成本与所避免的预期经济损失，计算各地区不同技术的最优设计风速标准。
图1：该框架共同量化了热带气旋气候学变化对可变可再生能源扩张的影响，并为应对未来的热带气旋风险提供了适应策略。
核心发现：海上风电风险最突出，损失呈指数级增长
研究量化了未来热带气旋与新能源基础设施扩张的协同作用，发现沿海风电和光伏将面临显著增加的停机和资产破坏风险，其中海上风电经济损失最为惨重。
第一，未来新能源基础设施的受灾停机时间与容量损失急剧增加。在21世纪末的高排放情景下，海上风电的停机率将从历史的1%激增至6%，这主要归因于结构性损坏。总体等效容量损失在近期（2021-2060）将增加约5倍，在远期（2061-2100）将增加8至14倍。
第二，风险增加的驱动因素在不同技术间存在显著差异。太阳能发电的损失增加主要由其装机容量扩张（暴露度效应）驱动；而海上风电的损失激增则主要由危险度与暴露度的协同效应引起，即未来的产能扩张恰好与热带气旋危害加剧的区域高度重合。
第三，经济损失呈指数级增长，海上风电成为最主要的风险源。未来热带气旋造成的总发电损失和经济损失将比历史基线飙升10至20倍，其中广东、福建和浙江的海上风电贡献了全国总经济损失的66%至68%。
第四，提升设计风速是极具成本效益的适应性策略。通过成本效益分析得出的最佳抗风加固标准（例如广东海上风电需将设计风速提高10至14米/秒），能够有效抵消未来54%至67%的经济损失，在21世纪末每年可带来最高48亿美元的净收益。
图2：中国沿海可变可再生能源基础设施由热带气旋引起的停机时间。 (a-h) 陆上风电、海上风电、分布式光伏和集中式光伏在历史和SSP5-8.5排放情景（2061-2100）下由热带气旋引起的停机率。图(a-d)显示了2025年沿海容量布局，而图(e-h)显示了2060年沿海容量布局。停机率定义为由于热带气旋影响（包括临时中断和永久性损坏）导致可变可再生能源基础设施无法运行的时间比例。 (i-l) 历史气候和SSP5-8.5（2061-2100）情景下四种可再生能源技术各省份的停机机制。堆叠柱状图显示了每种停机机制的百分比贡献。对于风力发电，停机机制包括风机切出、塔筒屈服和塔筒屈曲。对于光伏发电，停机机制包括辐照度衰减和结构损坏。圆圈和三角形分别表示历史气候和未来SSP5-8.5情景下的总停机率。各省的位置在图(b)中标记。
图3：热带气旋引起的容量损失及其分解分析。 (a) 七种气候情景下由热带气旋引起的等效容量损失，包括历史情景(Hist)以及SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5排放情景下的近期(N-)和远期(F-)预测。堆叠柱状图代表陆上风电、海上风电、分布式光伏和集中式光伏的绝对容量损失。散点标记表示未来气候情景下的容量损失相对于历史基线的倍数。 (b) 分解分析示意图：灾害效应、暴露度效应及其协同效应。 (c-f) 热带气旋引起的容量损失相对于历史基线增加的分解分析，包括灾害效应、暴露度效应和协同效应，分别对应(c)陆上风电，(d)海上风电，(e)分布式光伏，以及(f)集中式光伏。
图4：损失预测与最佳适应策略。 (a, b) 在无结构加固（增加设计风速为0米/秒）和中等恢复情景下，七种气候情景（包括历史情景以及SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5排放情景下的近期和远期预测）的年度发电损失（a，太瓦时/年）和经济损失（b，十亿美元/年）。带有圆圈的折线表示相对于历史损失的比率。 (c) 同心圆环图说明了对总经济损失的贡献比例。 (d) 确定最佳结构加固的成本效益说明图，以SSP2-4.5情景（2061-2100）下广东的海上风电为例。 (e) 针对三个最脆弱沿海省份的海上风电，相对于IEC 61400-1标准中I类的最佳设计风速增量。 (f) 相对于未加固情景，通过实施最佳结构加固策略实现的最大净收益（十亿美元/年）。
结语：从被动灾后恢复，转向主动韧性规划
研究揭示，在气候变化背景下，依赖历史气象数据进行新能源规划的传统思路已无法保障未来电力系统安全。
首先，在选址策略上，未来风电和光伏规划必须打破单纯追求风光资源禀赋的单一逻辑，将极端气象灾害引发的潜在损坏风险作为内生约束纳入规划模型，平衡资源收益与气候风险。其次，由于热带气旋危害与能源基建扩张存在强烈空间协同放大效应，针对广东、福建、浙江等沿海高风险区域的海上风电，政策制定者亟需建立前瞻性气候韧性标准，动态更新基础设施抗风设计规范。
研究提出的基于成本效益分析的动态适应性设计准则，不仅为中国建立具有气候韧性的零碳电力系统提供政策依据，也为全球其他易受热带气旋影响地区的能源转型和灾害风险管理提供可借鉴的通用范式。