“捕風(fēng)捉光”，氣象服務(wù)助力新能源發(fā)電

今年3月23日是第64個世界氣象日，主題是“氣候行動最前線”。面對愈加頻繁的極端天氣和全球變暖等氣候危機，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)行動計劃(2024-2027年)》，提出加強清潔能源發(fā)電精細化服務(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、機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，忘帶傘可能會淋雨，對于風(fēng)光等新能源發(fā)電來說，如果天氣預(yù)報有偏差，整個電力平衡都會受影響。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”，隨機性和波動性帶來巨大挑戰(zhàn)。

這是位于重慶市石柱土家族自治縣的風(fēng)力發(fā)電機組(無人機照片)。新華社記者 黃偉 攝

“假如風(fēng)速預(yù)報偏差1米/秒，風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測的最大誤差可能會達到30%左右。”中國電科院新能源研究中心預(yù)測預(yù)報技術(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)電等新能源裝機規(guī)模持續(xù)擴大。只有實現(xiàn)精準(zhǔn)的天氣預(yù)報，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)報結(jié)論輸入發(fā)電功率模型，然后計算出風(fēng)、光電場能發(fā)多少度電，再據(jù)此形成生產(chǎn)調(diào)度計劃，從而做好運行安排、電力輸送。

“捕風(fēng)捉光”，精細化的能源氣象服務(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)報服務(wù)能力。多個省份都在加強新能源產(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)報訂正、未來10天逐時精細化預(yù)報、未來50天逐日風(fēng)電光伏發(fā)電預(yù)報產(chǎn)品;江蘇打造全國首個海上風(fēng)電智能氣象服務(wù)系統(tǒng)……

風(fēng)能太陽能發(fā)電精細化氣象服務(wù)示范計劃于2023年正式啟動，中國氣象局風(fēng)能太陽能中心科學(xué)主任申彥波說：“示范計劃目前覆蓋4個直屬單位和21個省級氣象局，通過‘賽馬制’遴選最優(yōu)預(yù)報產(chǎn)品，在‘比武練兵’中持續(xù)提高預(yù)報準(zhǔn)確率。”

這是位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市的曙光光伏實驗電站(無人機照片)。新華社記者 王楷焱 攝

“到2027年，風(fēng)電和光電功率預(yù)報準(zhǔn)確率要分別達到86%和88%。”申彥波說。

那么，如何才能實現(xiàn)這個小目標(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，預(yù)測數(shù)據(jù)的網(wǎng)格越來越小;從時間上提升預(yù)測頻率，例如遇到極端天氣每小時滾動更新數(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，分類越細致、預(yù)報越聰明。

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)報還能算得更快、看得更遠，相信有了這般加持，新能源發(fā)電也會有更多勝“算”在握。