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（来源：生态修复网）

01 原文信息

2025年7月14日，浙江大学公共管理学院肖武教授团队以“Deploying photovoltaic systems in global open-pit mines for a clean energy transition”为题发表在《Nature Sustainability》上。

研究评估了全球露天采矿区作为潜在太阳能枢纽的可能性，并分析了它们在不同未来情景下的技术可行性和部署时间表。研究表明部署时机和规模在很大程度上取决于经济增长、清洁能源成本和化石燃料价格——积极的转型需要太阳能装机容量超过现有矿山面积的106%。

原文参考：Wang, K., Zhou, J., Yang, R. et al. Deploying photovoltaic systems in global open-pit mines for a clean energy transition. Nat Sustain (2025). https://doi.org/10.1038/s41893-025-01594-w

02 研究摘要

气候行动需要快速扩大太阳能规模，同时最大限度地减少土地冲突。太阳能发电场经常与农业和生态系统竞争，但重新利用废弃矿山或许能提供解决方案。我们评估了全球露天采矿区作为潜在太阳能枢纽的可能性，并分析了它们在不同未来情景下的技术可行性和部署时间表。利用残差人工神经网络和能源需求预测，我们发现这些受干扰的土地可以容纳约48,000平方公里的太阳能装置，相当于2018年全球太阳能足迹的十倍。它们的总发电潜力（4,764 TWh/年）可满足预计的2050年全球电力需求。地中海国家在矿山向太阳能转换方面表现出最高的准备度，而非洲国家尽管拥有最佳的光照条件，但由于基础设施和政策障碍，发展仍然滞后。我们的情景分析表明，部署时机和规模在很大程度上取决于经济增长、清洁能源成本和化石燃料价格——积极的转型需要太阳能装机容量超过现有矿山面积的106%。这项研究为太阳能扩张与采矿后土地振兴战略性地结合起来提供了路线图。

03 主要图表

04 主要结论

为了实现清洁能源的未来，太阳能光伏的快速崛起必须有经济高效的部署策略。光伏系统的建设是一项理性的事业，受多种因素的影响，包括光热条件和自然地理条件，这些因素对于高效利用太阳能至关重要。然而，政策环境、市场动态、人口趋势和经济因素等背景因素往往在光伏项目的实际实施中发挥着至关重要的作用。正因如此，尽管非洲拥有巨大的自然光伏潜力，且取代其他土地用途的机会成本较低，但其光伏系统安装基数却相对较小。这构成了本研究的理论基础，本研究采用循证方法来评估光伏发电的潜力。本研究提出了一条缓解未来大规模光伏部署相关土地使用冲突的途径：在全球露天采矿活动造成的裸地上安装太阳能电池板。一方面，与在耕地和生态保护区安装光伏设施相比，在棕地上部署光伏设施可以显著降低机会成本，从而防止太阳能项目侵占更有价值的土地类型。这种方法从宏观角度极大地减少了未来能源转型、粮食安全和生态安全目标之间的土地利用冲突。另一方面，本研究模拟了全球露天矿区光伏项目的部署顺序，优先使用稳定（或废弃）的矿区，同时推迟使用正在开采或正在进行生态修复的矿区。这种微观层面的针对性方法有效地缓解了不同矿区光伏开发相关的土地利用冲突。

在某些情况下，采矿区非常适合部署光伏设施，尤其是在工业规模运营已建立基础设施和电网连接的情况下。此外，通过在这些往往未得到充分利用的场地上建设光伏系统，我们可以最大限度地减少对更宝贵土地类型的影响，并促进可持续发展目标 2（零饥饿）和可持续发展目标 15（陆地生物）。从经济角度来看，在棕地上开发光伏项目可以在一定程度上振兴当地矿业社区，这些社区历来依赖采矿业作为经济驱动力，这在一定程度上可以通过创造短期就业机会并提供税收优惠来实现。在美国，《通货膨胀削减法案》通过，其中包括对棕地上可再生能源开发提供 10% 的税收抵免，部分抵消了 ICF International, Inc. 确定的在棕地上部署可再生能源所需的平均 10-15% 的额外成本。这有助于实现可持续发展目标 1（无贫困）和可持续发展目标 11（可持续城市和社区）。在能源生产方面，据估计，在全球 61822 个露天采矿场部署光伏系统每年可产生约 4,764.2 TWh 的电力，这甚至可能是保守的估计，因为光伏发电的潜力不仅限于露天矿场。这种能源结构的转变可减少约 4.76 百万吨二氧化碳排放。鉴于中国露天采矿场面积广阔，如果得到充分利用，该国可能成为全球最大的太阳能生产国，发电量将达到 849.5 TWh，几乎相当于其 2023 年的总电力消耗。这将大大促进实现以气候行动为重点的可持续发展目标13，以及政府间气候变化专门委员会综合报告中概述的限制全球气温上升的目标。此外，就生态修复潜力而言，将光伏系统与受污染或退化土地（例如露天矿或废石堆）的管理相结合，既能实现发电，又能促进生态恢复。例如，在废石堆顶部安装太阳能电池板可以减少水分蒸发和风蚀，从而改善植物生长条件，促进生态修复。这一策略有助于解决土壤侵蚀等环境问题，促进生态系统恢复，并有助于实现可持续发展目标15（陆地生物）。

随着清洁能源转型的推进和大规模光伏装置的实施，解决未来太阳能部署的选址难题变得日益紧迫。不断变化且充满不确定性的社会和气候条件进一步加剧了这一紧迫性。《巴黎协定》和《联合国气候变化框架公约》等框架为应对这些挑战提供了重要指导。因此，我们提倡进行更详细的案例分析，以准确确定棕地集中式太阳能部署的地点和时机，同时评估其对能源转型、生态系统服务和人类长期福祉的多重影响。

05 研究策略

本研究探讨了如何有效利用全球露天矿区安装光伏系统。我们利用公开的露天矿边界数据集以及多种遥感数据，利用广义相对论（GEE）对高分辨率遥感图像进行特征选择、空间聚合和降维。随后，我们训练并完善了基于深度学习的残差人工神经网络 (RANN)模型，并将训练后的权重应用于全球露天矿区。我们的目标是综合考虑当地太阳辐射、地理环境和社会经济特征等因素，确定矿区内太阳能电池板的综合最优位置。我们将努力与美国能源信息署 (EIA) 预测的未来太阳能发展七大情景相结合，力求实现光伏系统的精准高效部署。本研究揭示了全球露天矿区的发电潜力以及安装光伏板的最佳时机和位置。我们的研究成果为未来向清洁能源转型奠定了基础，将采矿后的土地转化为宝贵的资源。

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