今年3月23日是第64個(gè)世界氣象日,主題是“氣候行動(dòng)最前線”。面對愈加頻繁的極端天氣和全球變暖等氣候危機(jī),減緩氣候變化已刻不容緩。
發(fā)展新能源是應(yīng)對氣候變化的重要舉措之一,而氣象服務(wù)對于新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺。
不久前,中國氣象局印發(fā)《能源氣象服務(wù)行動(dòng)計(jì)劃(2024-2027年)》,提出加強(qiáng)清潔能源發(fā)電精細(xì)化服務(wù),助力新型電力系統(tǒng)建設(shè),明確到2027年,基本建成適應(yīng)需求、技術(shù)先進(jìn)、機(jī)制完善的能源氣象服務(wù)體系。
氣象服務(wù)對新能源發(fā)電有多重要?
新能源的大規(guī)模開發(fā)和精細(xì)化選址,少不了氣候資源普查“找資源”;千變?nèi)f化的風(fēng)光資源有多少能轉(zhuǎn)化成電,要靠天氣預(yù)報(bào)做支撐;極端天氣下降低對電力設(shè)施的影響,也得緊盯災(zāi)害預(yù)警……氣象服務(wù)新能源涉及方方面面。
出門沒看天氣預(yù)報(bào),忘帶傘可能會(huì)淋雨,對于風(fēng)光等新能源發(fā)電來說,如果天氣預(yù)報(bào)有偏差,整個(gè)電力平衡都會(huì)受影響。不同于傳統(tǒng)煤炭發(fā)電可以“隨用隨發(fā)”,新能源發(fā)電要“捕風(fēng)捉光”,隨機(jī)性和波動(dòng)性帶來巨大挑戰(zhàn)。
“假如風(fēng)速預(yù)報(bào)偏差1米/秒,風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測的最大誤差可能會(huì)達(dá)到30%左右。”中國電科院新能源研究中心預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù)研究室主任工程師王錚借助數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),天氣預(yù)報(bào)是否精準(zhǔn)對新能源出力預(yù)測準(zhǔn)確率影響很大。
近年來,我國風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。只有實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào),才能把握新能源發(fā)電的“脈搏”,保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)。
50米、70米、100米等不同高度的風(fēng)速、風(fēng)向,以及輻照度、云量……與我們?nèi)粘L鞖忸A(yù)報(bào)不同,這些相對陌生的氣象指標(biāo)與新能源發(fā)電功率預(yù)測息息相關(guān)。
新能源功率預(yù)測,就是將氣象要素預(yù)報(bào)結(jié)論輸入發(fā)電功率模型,然后計(jì)算出風(fēng)、光電場能發(fā)多少度電,再據(jù)此形成生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃,從而做好運(yùn)行安排、電力輸送。
“捕風(fēng)捉光”,精細(xì)化的能源氣象服務(wù)一直在路上。
當(dāng)前,中國氣象局風(fēng)能太陽能氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)已面向全國省級氣象部門下發(fā),使得國省兩級均具備新能源氣象預(yù)報(bào)服務(wù)能力。多個(gè)省份都在加強(qiáng)新能源產(chǎn)業(yè)氣象服務(wù):湖北持續(xù)十余年研發(fā)功率預(yù)測技術(shù);內(nèi)蒙古研制短期風(fēng)速預(yù)報(bào)訂正、未來10天逐時(shí)精細(xì)化預(yù)報(bào)、未來50天逐日風(fēng)電光伏發(fā)電預(yù)報(bào)產(chǎn)品;江蘇打造全國首個(gè)海上風(fēng)電智能氣象服務(wù)系統(tǒng)……
風(fēng)能太陽能發(fā)電精細(xì)化氣象服務(wù)示范計(jì)劃于2023年正式啟動(dòng),中國氣象局風(fēng)能太陽能中心科學(xué)主任申彥波說:“示范計(jì)劃目前覆蓋4個(gè)直屬單位和21個(gè)省級氣象局,通過‘賽馬制’遴選最優(yōu)預(yù)報(bào)產(chǎn)品,在‘比武練兵’中持續(xù)提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。”
“到2027年,風(fēng)電和光電功率預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率要分別達(dá)到86%和88%。”申彥波說。
那么,如何才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)小目標(biāo)呢?超算和算法這兩把“算盤”是關(guān)鍵。
首先,借助超算可以在空間上將經(jīng)緯度坐標(biāo)盡可能精細(xì),預(yù)測數(shù)據(jù)的網(wǎng)格越來越?。粡臅r(shí)間上提升預(yù)測頻率,例如遇到極端天氣每小時(shí)滾動(dòng)更新數(shù)據(jù)。針對沙塵天氣下光伏發(fā)電出力預(yù)測,超算運(yùn)行模型可以得出不同覆沙厚度對發(fā)電的影響。
其次,基于歷史天氣的大數(shù)據(jù)樣本庫,借助算法建立不同地形地貌、季節(jié)和臺(tái)風(fēng)、寒潮等極端天氣影響下風(fēng)電出力精準(zhǔn)預(yù)測模型,分類越細(xì)致、預(yù)報(bào)越聰明。
隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,我們掌握天氣變化的能力在加速進(jìn)步。之前“靠天吃飯”,現(xiàn)在“八九不離十”。“氣象+新能源”,讓風(fēng)光發(fā)電更“靠譜”。未來,天氣預(yù)報(bào)還能算得更快、看得更遠(yuǎn),相信有了這般加持,新能源發(fā)電也會(huì)有更多勝“算”在握。
原標(biāo)題:“捕風(fēng)捉光”,氣象服務(wù)助力新能源發(fā)電