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(duì)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(duì)氣候變化的重要舉措之一，而氣象服務(wù)對(duì)于新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺。
不久前，中國(guó)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(duì)新能源發(fā)電有多重要？
新能源的大規(guī)模開(kāi)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(duì)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(méi)看天氣預(yù)報(bào)，忘帶傘可能會(huì)淋雨，對(duì)于風(fēng)光等新能源發(fā)電來(lái)說(shuō)，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(lái)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(jī)組（無(wú)人機(jī)照片）。新華社記者 黃偉 攝
“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(cè)的最大誤差可能會(huì)達(dá)到30%左右。”中國(guó)電科院新能源研究中心預(yù)測(cè)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(duì)新能源出力預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率影響很大。
近年來(lái)，我國(guó)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(duì)陌生的氣象指標(biāo)與新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)息息相關(guān)。
新能源功率預(yù)測(cè)，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(chǎng)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(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)已面向全國(guó)省級(jí)氣象部門下發(fā)，使得國(guó)省兩級(jí)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(cè)技術(shù)；內(nèi)蒙古研制短期風(fēng)速預(yù)報(bào)訂正、未來(lái)10天逐時(shí)精細(xì)化預(yù)報(bào)、未來(lái)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(guó)首個(gè)海上風(fēng)電智能氣象服務(wù)系統(tǒng)……
風(fēng)能太陽(yáng)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(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能中心科學(xué)主任申彥波說(shuō)：“示范計(jì)劃目前覆蓋4個(gè)直屬單位和21個(gè)省級(jí)氣象局，通過(guò)‘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。”
這是位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市的曙光光伏實(shí)驗(yàn)電站（無(wú)人機(jī)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(bào)準(zhǔn)確率要分別達(dá)到86%和88%。”申彥波說(shuō)。
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(cè)數(shù)據(jù)的網(wǎng)格越來(lái)越小；從時(shí)間上提升預(yù)測(cè)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(duì)沙塵天氣下光伏發(fā)電出力預(yù)測(cè)，超算運(yùn)行模型可以得出不同覆沙厚度對(duì)發(fā)電的影響。
其次，基于歷史天氣的大數(shù)據(jù)樣本庫(kù)，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(cè)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(lái)，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。