全球水电水库综合数据集:填补数据空白,助力能源研究与规划

【字体: 时间:2025年04月18日 来源:Scientific Data 5.8

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  为解决现有开源水电厂和水库数据集整合不足问题,研究人员开展 “Global dataset combining opensource hydropower plant and reservoir data” 主题研究,得出 GloHydroRes 数据集,涵盖 7775 座电厂数据,对能源安全规划意义重大。

  在当今能源领域,水电作为一种重要的可再生能源,凭借其灵活性和储能能力,在全球电力供应中占据着近 14% 的份额。在努力实现电力行业脱碳、迈向《巴黎协定》目标的征程中,扩大水电装机容量成为众多国家的重要任务,尤其是在那些人口增长迅速、经济蓬勃发展,能源需求与日俱增的发展中国家,它们往往还拥有丰富的可开发水电资源。
然而,气候变化和干旱等极端水文气候事件,正如同悬在水电行业头顶的达摩克利斯之剑。水电的产能高度依赖水资源,一旦水资源供应出现波动,水电厂的运营便会受到严重影响。要深入探究气候、水流与水电发电之间千丝万缕的联系,为能源政策的制定提供坚实依据,详细的水电厂和水库数据不可或缺。但令人遗憾的是,现有的开源数据集却存在着严重的缺陷:水电厂数据集常常缺失水库信息,而水库数据集又往往遗漏水电厂的相关内容,这就像拼图缺了关键的几块,让全球范围内的详细建模研究举步维艰。

为了填补这一关键的数据空白,来自荷兰乌得勒支大学(Department of Physical Geography, Utrecht University;Copernicus Institute of Sustainable Development, Utrecht University)以及荷兰环境评估署(PBL Netherlands Environmental Assessment Agency)的研究人员 Jignesh Shah、Jing Hu、Oreane Y. Edelenbosch 和 Michelle T. H. van Vliet,开展了一项极具意义的研究。他们成功创建了全球水电水库综合数据集(GloHydroRes),这一成果发表在《Scientific Data》上,为相关领域的研究和应用带来了新的曙光。

在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。他们广泛收集了多个公开数据集,像世界资源研究所(WRI)、现有水电资产(EHA)、非洲可再生能源发电厂数据库(RePP)和联合研究中心(JRC)的水电厂数据,以及全球水库与大坝(GranD)、地理参考全球大坝和水库(GeoDAR)、HydroLAKES 等水库数据 。在数据处理环节,利用全球数字高程模型(15 弧秒分辨率),依据距离小于 10 公里、电厂海拔低于大坝海拔这两个条件,将水电厂与水库进行匹配 。

数据收集


研究人员从多个公开数据集整合水电厂数据,去除重复项,优先保留区域数据集信息。同时,从多种渠道手动收集水头和水电厂类型信息,对数据来源不一致的水头数据,制定了优先使用顺序。利用多个水库数据集与水电厂数据进行匹配,对于匹配不上的,通过手动搜索确定水库信息 。

数据处理


依据距离和高程条件将水电厂与水库匹配,优先使用 GranD 数据集,再依次使用 GeoDAR 和 HydroLAKES 数据集,匹配后进行人工核查。在数据中包含源数据集的唯一 ID 和名称,便于追溯。利用两个流域间调水(IBT)数据集,基于共享流域确定受 IBT 项目影响的水电厂 。

数据记录


GloHydroRes 数据集有 Excel 和 CSV 两种格式,可在 Zenodo 平台获取。Excel 文件包含多个工作表,提供数据集概述、缩写解释、字段描述和实际数据;CSV 格式包含核心数据和 README 指导文件。另外还有关于 IBT 项目的文件,可与 GloHydroRes 数据集关联 。

技术验证


研究人员将 GloHydroRes 数据集与国际组织数据对比,发现其对有专门水电数据集地区的水电厂覆盖较好。通过模拟四个水电厂的发电情况,验证了使用该数据集的水头数据能更准确模拟发电,但仍存在差距,主要受水溢影响,未来可利用数据集的电厂类型信息改进模拟 。

综上所述,GloHydroRes 数据集意义重大。它是首个全面涵盖水电厂和水库特征的全球数据集,为水电规划、水资源管理、水 - 能源关系研究、气候影响评估等提供了丰富可靠的数据支持。尽管在模拟水电发电时还存在一些问题,但随着数据集的不断完善和研究的深入,有望更精准地模拟水电发电,为全球能源安全和规划提供更有力的决策依据。
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