风电光伏急盼定制化“天气预报”

“当前我国的气象预测更多是针对公众的公益性预报，但不同领域所需的气象服务其实有很大差别。户外冰雪赛事需要专门的气象服务，同样，在海上安装一台风机也应该有更为专业的气象观测和预报。”中国气象科学研究院研究员宋丽莉坦言，当前，在能源生产领域，特别是以风电、光伏为代表的新能源领域，仍缺乏针对性强的专业气象服务。

国家发改委、国家能源局日前联合印发的《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》中就明确提出，要提高可再生能源相关气象观测、资源评价以及预测预报技术能力，为可再生能源资源普查、项目开发和电力系统运行提供支撑。

资源普查需与时俱进

宋丽莉指出，针对新能源的气象服务，涵盖资源普查与评价、气象观测预测和预报等多个方面。在资源普查方面，早在10年前，我国就开始进行风资源和光照资源的详细普查。目前，全国范围内已经形成了“1公里×1公里”网格的风资源图谱和“3公里×3公里”的辐照资源图谱。“部分重点地区的风资源普查数据已经精确到‘200米×200米’网格。”宋丽莉表示，新能源的相关“十四五”规划，正是以这些普查数据作为基础。

据记者了解，在公共普查数据的基础上，很多新能源领域的开发商、制造商等都会参与到更进一步的资源勘查中。一方面提升大范围普查数据的精度，另一方面通过具体项目的落地，利用测风塔、辐照仪等设备有针对性地获取资源数据。

宋丽莉认为，随着新能源产业开发能力和装备制造水平的发展进步，相关的资源普查也应该与时俱进。“例如，目前风资源普查数据主要针对的是150米高度区域的资源情况。后续，随着风机塔筒越来越高，特别是在海上风电不断发展的背景下，对风资源的普查可能要继续延伸到200米甚至是300米的高度才能满足产业发展的需求。”

专业气象服务缺乏

远景智能风电产品总监赵清声则认为，当前全球气象观测和预测的水平尚无法满足新能源发展的需要。“以风力预报为例，我们经常听到天气预报里说几级风，实际上，每相差一级风速的差距就达到2米/秒，但风电的出力对0.1米/秒的风速变化都是非常敏感的。”赵清声透露，纵观全球绝大部分权威国家气象机构和商业气象机构的预报数据，当前风速预测误差普遍在2米/秒左右。“这意味着风机功率预测的绝对误差会在40%左右。这样的准确度不仅很难满足电力系统调度运行的需要，而且在电力市场的现货交易中，风电企业也很容易亏损。”

“在新能源生产的许多场景下，参照的仍是公益性的面向大众生活的气象数据，缺乏有针对性的精准能源气象服务。”据宋丽莉介绍，以海上风机安装为例，“有些安装商在施工时就是简单在手机上随便下载一个天气预报的APP，看到有预警就赶紧通知工人停工。事实上，常规的天气预报提供的风速都是来自高度10米左右的风力观测和预测，海上风电的安装则至少要提升到100米的高度。而且常规预报考虑到公众出行，预警中往往还包含了下雨的情况，所以即便是风速很小的情况也可能是预警状态。如果一看到手机APP里的天气预警就盲目停工，很容易错过施工的窗口期。”赵清声还表示，目前，常规的天气预报主要以城市为对象，“但风电、光伏等新能源发电项目恰恰多集中在相对偏远的山区、农村甚至海上，这些地区的气象服务反而更为缺乏”。

赵清声指出，受制于观测能力不足、基础科学瓶颈、市场规模偏小等一系列因素，新能源相关的气象预测一直处于精确度不高、误差较大的状态。

有必要建立联合应对机制

那么，在现有条件下，如何有效提升能源气象服务的专业性和准确性呢?

赵清声认为，一方面，AI技术的应用可以在一定程度上弥补物理模型在准确性方面的短板。同时，针对诸如风速预测等具体环节而言，特别是4小时以内的超短期预测，还可以采用发射卫星、资料同化、GPS感应等手段提升观测和预测精度。另一方面，要充分应用现有基础设施提升预报的准确度。“我们公司在国家超算中心为每一个风电场和光伏电站定制数值气象预报，风速预测误差降低到了1.6米/秒，准确度提升了8%-12%。”

就各类技术手段的实际落地，赵清声也坦言，当前，我国的能源气象服务市场还缺乏成熟的商业模式。“不赚钱，几乎没有企业愿意大规模投资。”对此，赵清声表示，综合分析各电力现货交易试点地区近一年的运行情况可以发现，新能源发电领域的风速和辐照变化是影响供求关系波动和现货价格变化的最大因素。“只要电力市场能够健康发展，新能源气象预报就有望找到更大的商业价值。”

在宋丽莉看来，能源气象服务涉及多领域、多学科的技术发展。“各方都参与的预测和预警才是最有针对性的。尤其是建立极端天气的联合应对机制，非常有必要。”宋丽莉介绍，以去年冬季的能源保供为为例，中国气象局和国家能源局已经就此形成了天气会商机制。“在新能源发展的过程中，需要能源、应急、气象、水利、地质等更多部门参与进来，联合会商，共同提供专业性更强的服务。”

文章作者：姚金楠