图为河北省张家口市康保县北郝营村光伏扶贫电站 图/文 马洵
摸清家底 让“追风逐日”成为现实
风能太阳能发电已经成为我国清洁能源产业发展的重要战略方向,但因其波动性、间歇性等特征,在发电出力时易受气象条件影响。极端天气气候事件也直接影响着新型电力系统运营调度和运行安全,因此,“双碳”战略下可再生能源发展对新能源气象服务提出了更高要求。
对此,高金兵表示:“精准掌握资源情况是风能太阳能实现高效开发的基础,为了避免盲目开发,我们需要事先进行风能太阳能资源评估。”
那么,如何测算摸清风能太阳能资源的位置、区域范围和储量?据了解,气象部门多次针对风能太阳能资源开展普查、详查以及风能太阳能场站的精细化资源评估。高金兵谈到,普查主要是指对全国风能太阳能资源总量进行计算;详查主要是评估区域风能太阳能资源开发潜力,计算资源量和技术可开发量等;场站精细化资源评估则是通过测算资源量和发电量,为风电场、太阳能电站的建设运行提供实时气象服务。
不仅如此,风能太阳能中心还连续10年发布《中国风能太阳能资源年景公报》,详细分析了每年全国各地的风能太阳能资源情况,为能源行业相关企业提高发电量和开展效益评估,提供了重要的基础依据。
这样一来,通过非常详尽的气象观测资料,风能、太阳能供电不再“看天吃饭”,气象工作者精细化的“追风逐日”一步步成为现实。
精准预报 构建无缝隙预报预测业务
气候资源的挖掘将自然风光“升级”为可开采利用的能源,而精准的气象预报让这些能源的转换效率迈上新台阶。
“保障风能太阳能发电安全高效消纳,需要精准预测风速和辐照度等关键新能源发电气象要素,但传统的天气预报无法满足这一需求,于是国家级风能太阳能气象预报‘应运而生’。”高金兵介绍,目前,我国已具备风能太阳能资源精细化监测评估和短临-短期-月-季-年全尺度、无缝隙的预报服务能力。
2022年3月15日,中国气象局风能太阳能气象预报系统(CMA-WSP)正式发布风能太阳能短期预报产品。产品涵盖开展风功率、光伏发电功率预报所需的气象要素,如边界层分层温、湿、风场以及到达地表短波辐射、地面气压、降水量等,时间分辨率为15分钟,空间分辨率为9公里,覆盖中国陆地区域,预报频次为每天1次,预报时效达126小时。2023年5月15日,CMA-WSP系统升级为2.0版,辐射、风速等预报误差显著降低,预报时效延长至336小时,新增风光发电气象条件专业预报产品,可满足风能太阳能行业的预报服务需求。
为进一步完善风能太阳能发电无缝隙预报预测业务,2023年2月16日,国家级风能太阳能资源气候预测产品首次下发,标志着我国具备了风能太阳能资源气候预测业务能力,该产品每月中旬滚动发布,可预报未来一个月的平均气温距平和降水量距平百分率、100米高度风速和水平面总辐照量及其距平百分率等。
黑龙江省鹤岗市充分发掘风能,当地的气象部门成立专门团队,为风电生产、输送提供气象服务。图为当地的风力发电设备。图/文 姜道龙 王志敏
助力新能源发展 打造全链条气象服务
如今,风能太阳能气象业务的核心科技支撑能力和新技术应用能力大幅提升,风能太阳能气象服务在保障国家制定新能源重大规划和工程、能源保供、能源电力气象防灾减灾、电力调度与交易等诸多领域发挥了重要作用。高金兵表示:“新能源项目的规划、设计、建设、运行、维护、后评价等均需考虑气象因素,可以说,气象影响遍布了新能源发电的全生命周期。”
记者了解到,湖北省气象局成立了能源气象服务业务创新团队,紧紧围绕本省大力发展风光水清洁能源电能的战略规划,致力于研发风电场、光伏电站宏微观选址、资源评估、发电功率预测、运维、气候影响评价、生态修复论证等全链条服务关键技术,利用长年积累的资源年景评价及中长期趋势预测资料,为全省发展新能源提供生产、输送、消纳的全链条气象服务。
合理有效开发风能太阳能资源是保障能源安全、应对气候变化的重要途径,面向风能、太阳能等可再生能源产业的服务,是气象部门服务我国能源结构低碳转型发展、助力国家生态文明建设和碳达峰碳中和的重点工作,展现了中国应对气候变化的气象担当。高金兵表示,气象部门正在探索打造集监测、预报预警、能源气象预报、气候预测为一体的全方位服务,建立“全链条”闭环式新机制,为行业企业提供准确率满足行业考核、性能优质稳定的预报服务产品,保障能源电力安全运行,助力实现“双碳”目标。