“捕风捉光”，气象服务助力新能源发电

2024-03-25 13:00:15 来源：中国科技网

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今年3月23日是第64个世界气象日，主题是“气候行动最前线”。面对愈加频繁的极端天气和全球变暖等气候危机，减缓气候变化已刻不容缓。

发展新能源是应对气候变化的重要举措之一，而气象服务对于新能源产业发展不可或缺。

不久前，中国气象局印发《能源气象服务行动计划（2024-2027年）》，提出加强清洁能源发电精细化服务，助力新型电力系统建设，明确到2027年，基本建成适应需求、技术先进、机制完善的能源气象服务体系。

气象服务对新能源发电有多重要？

新能源的大规模开发和精细化选址，少不了气候资源普查“找资源”；千变万化的风光资源有多少能转化成电，要靠天气预报做支撑；极端天气下降低对电力设施的影响，也得紧盯灾害预警……气象服务新能源涉及方方面面。

出门没看天气预报，忘带伞可能会淋雨，对于风光等新能源发电来说，如果天气预报有偏差，整个电力平衡都会受影响。不同于传统煤炭发电可以“随用随发”，新能源发电要“捕风捉光”，随机性和波动性带来巨大挑战。

这是位于重庆市石柱土家族自治县的风力发电机组（无人机照片）。新华社记者黄伟摄

“假如风速预报偏差1米/秒，风力发电功率预测的最大误差可能会达到30%左右。”中国电科院新能源研究中心预测预报技术研究室主任工程师王铮借助数据分析发现，天气预报是否精准对新能源出力预测准确率影响很大。

近年来，我国风电、光伏发电等新能源装机规模持续扩大。只有实现精准的天气预报，才能把握新能源发电的“脉搏”，保障电力安全稳定供应。

50米、70米、100米等不同高度的风速、风向，以及辐照度、云量……与我们日常天气预报不同，这些相对陌生的气象指标与新能源发电功率预测息息相关。

新能源功率预测，就是将气象要素预报结论输入发电功率模型，然后计算出风、光电场能发多少度电，再据此形成生产调度计划，从而做好运行安排、电力输送。

“捕风捉光”，精细化的能源气象服务一直在路上。

当前，中国气象局风能太阳能气象预报系统已面向全国省级气象部门下发，使得国省两级均具备新能源气象预报服务能力。多个省份都在加强新能源产业气象服务：湖北持续十余年研发功率预测技术；内蒙古研制短期风速预报订正、未来10天逐时精细化预报、未来50天逐日风电光伏发电预报产品；江苏打造全国首个海上风电智能气象服务系统……

风能太阳能发电精细化气象服务示范计划于2023年正式启动，中国气象局风能太阳能中心科学主任申彦波说：“示范计划目前覆盖4个直属单位和21个省级气象局，通过‘赛马制’遴选最优预报产品，在‘比武练兵’中持续提高预报准确率。”

这是位于内蒙古自治区呼和浩特市的曙光光伏实验电站（无人机照片）。新华社记者王楷焱摄

“到2027年，风电和光电功率预报准确率要分别达到86%和88%。”申彦波说。

那么，如何才能实现这个小目标呢？超算和算法这两把“算盘”是关键。

首先，借助超算可以在空间上将经纬度坐标尽可能精细，预测数据的网格越来越小；从时间上提升预测频率，例如遇到极端天气每小时滚动更新数据。针对沙尘天气下光伏发电出力预测，超算运行模型可以得出不同覆沙厚度对发电的影响。

其次，基于历史天气的大数据样本库，借助算法建立不同地形地貌、季节和台风、寒潮等极端天气影响下风电出力精准预测模型，分类越细致、预报越聪明。

随着大数据、人工智能等数字信息技术的广泛应用，我们掌握天气变化的能力在加速进步。之前“靠天吃饭”，现在“八九不离十”。“气象+新能源”，让风光发电更“靠谱”。

未来，天气预报还能算得更快、看得更远，相信有了这般加持，新能源发电也会有更多胜“算”在握。