氣象服務助力新能源產業(yè)發(fā)展(深度觀察)

　　編者按：“張北的風點亮北京的燈”。去年，北京冬奧會和冬殘奧會場館實現(xiàn)100%綠電供應，來自河北張北地區(qū)的風光綠電，讓“綠色辦奧”成色十足。將風、光等自然資源變成綠電，離不開精細的氣象服務。張北地區(qū)每年可向北京輸送風光綠電約140億千瓦時，約占北京年用電量的1/10。

中國電科院張北試驗基地附近的風機。中國電科院供圖

　　利用風、光資源發(fā)電，加快可再生能源替代，是推動我國能源結構轉型、實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的重要方面。黨的二十大報告明確，“加快規(guī)劃建設新型能源體系”。今年《政府工作報告》提出，“加快建設新型能源體系”。

　　3月23日世界氣象日來臨之際，記者赴張北地區(qū)，探訪氣象如何服務新能源產業(yè)發(fā)展、助力“雙碳”目標實現(xiàn)。

　　精密監(jiān)測——

　　每天捕捉風、光信息，每15分鐘報送一次

　　張北壩上草原，“大風車”不停轉動，景象蔚為壯觀。

　　河北省張家口市北靠內蒙古高原，西北高、東南低，地處溫帶大陸季風氣候區(qū)域。從內蒙古高原吹來、翻越陰山山脈的大風，從西北壩上，吹到冬奧會舉辦地崇禮等地。

　　“張北的風，一年吹到冬。”張家口人說，壩上的大風不僅常年吹個不停，還很“硬”。

　　張北縣氣象局副局長郭馨澤說：“張北年平均風速達每秒3米多，全年3級以上大風日數(shù)達到348天。冬天的時候，冷風吹到臉上硬生生地疼。”

　　風多、風“硬”，意味著風能資源豐富。張家口風能資源儲量超過2000萬千瓦，是全國首個獲準建設雙百萬千瓦級風電基地的地區(qū)。

　　張北的太陽光照也很充足。陽光強烈時，帶著熱力直灼皮膚，讓人眼睛都睜不開。張北因此被稱為“風的故鄉(xiāng)，光的海洋”。

　　中國氣象局發(fā)布的《中國風能太陽能資源年景公報》顯示，張家口所在的河北北部，是我國風能、太陽能資源豐富的地區(qū)。

　　“用風能、太陽能發(fā)電，要先把風速、風向、氣溫、濕度、太陽輻射、云量等氣象要素數(shù)據(jù)收集到位，做出風電、光伏發(fā)電氣象預報，才能預測出能發(fā)多少電。”河北省氣象局氣象服務中心數(shù)據(jù)研發(fā)科科長張金滿說。

　　變幻難測的風、光，極大地影響著電力的生產、調度，氣象工作人員全力以赴“追光捕風”。

　　張北在全縣布設了氣象要素觀測設備，每一個風力發(fā)電場內都有不同高度的測風塔，光伏電站也布設了測光站。天氣雷達以及天空中的風云氣象衛(wèi)星，都在精密捕捉著張北地區(qū)風、光的變化。

　　在中國電科院張北試驗基地里，氣象衛(wèi)星地面接收站向著天空佇立，時時接收著氣象衛(wèi)星傳來的風、光等信息。

　　“每天捕捉風、光信息做預報，每15分鐘就要報送一次。”中國電科院電力氣象團隊負責人王勃說。

　　張金滿稱自己是“追光者”。3年來，河北省氣象局在光伏電站、氣象站建起了58套輻射監(jiān)測站。結合周邊大量氣象設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及河北的地形、大氣環(huán)境、光的特點等，張金滿團隊研發(fā)出了光伏功率預測系統(tǒng)，“接下來我們要下更大力氣‘捕風’，開展風力發(fā)電功率預測系統(tǒng)研發(fā)。”

　　“我們時時刻刻都在緊追風、光，因為風、光監(jiān)測預報數(shù)據(jù)要精密到時刻、點位。”張家口市氣象局氣象服務中心主任胡雪說。她的團隊“追光捕風”后，要精準預報每一個電線桿塔點位的天氣，提前發(fā)出風險提示，最大限度減少不利天氣及氣象災害對電網(wǎng)的影響。

　　精準預報——

　　每天都優(yōu)化預測系統(tǒng)，預測準確率達85%左右

　　從張家口市區(qū)驅車一路向北，上百米高的白色大風機成群結隊矗立在廣袤草原上，成為一道道亮麗風景。一排排深藍色的光伏發(fā)電板櫛比相連，在太陽的照射下熠熠生輝。

　　作為國家級可再生能源核心示范區(qū)，張北的風能、太陽能被轉化為電能，源源不斷地并網(wǎng)、輸送，點亮了北京的萬家燈火。

　　“風光發(fā)電，受天氣影響很大。”張金滿說，風太小，風機轉不了;風太大，風機會停機。下場雪，刮沙塵，來塊云，光伏板可能會被覆蓋遮擋，影響發(fā)電。

　　“我們既要靠天吃飯，又不能完全看老天爺?shù)哪樕?rdquo;國網(wǎng)冀北張家口風光儲輸新能源有限公司黨建部副主任梁立新說。2009年，該工程在張北開建，目標是要建成全國百兆瓦級的能源綜合利用示范工程。通過儲能技術、氣象預測、風光互補，風電、光伏發(fā)電不穩(wěn)定帶來的生產、調度、并網(wǎng)等世界性難題，正在逐步破解。

　　其中，氣象預測發(fā)電功率的準確率極為關鍵。簡單來說，就是根據(jù)當天的風、光等氣象條件做出天氣預報，輸入發(fā)電功率模型，算出風、光電場能發(fā)出多少度電。預測準確，報給電網(wǎng)調度部門，形成生產調度計劃，才能并網(wǎng)、輸送出去。

　　在公司的風光儲輸工程運行監(jiān)控中心，大顯示屏右上角，當天總發(fā)電量數(shù)不斷攀升。屏幕左端的風速、風向、氣溫等氣象數(shù)據(jù)實時更新。屏幕中間的“風光互補模式”運行曲線顯示，當天12時至13時之間，風、光出力(風、光的能量轉化成電能的過程)達到最大值。

　　值班長趙博超緊盯著大屏幕，關注著每15分鐘更新的預測結果，“我們每天都在優(yōu)化預測系統(tǒng)，目前預測準確率為85%左右，達到行業(yè)先進水平。”

　　對利用風、光發(fā)電的新能源行業(yè)來說，精準電力氣象預報是永恒的追求。“風力預報每相差一級，風機功率預測的誤差可能會達到40%左右。”王勃說。為此，中國電科院專門成立了電力氣象數(shù)值預報中心，并正在探索通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算等新一代信息技術的深度融合應用，不斷提高氣象預報精準度。

　　前不久，中國氣象局首次下發(fā)國家級風能太陽能資源中長期預測產品，每月中旬滾動發(fā)布。

　　利用日益豐富的氣象數(shù)據(jù)，中國電科院優(yōu)化開發(fā)風能、太陽能發(fā)電功率預測系統(tǒng)。這一預測系統(tǒng)已覆蓋我國約80%的新能源電站，預測精度不斷提升，有力促進新能源產業(yè)發(fā)展。

　　精細服務——

　　對每一個發(fā)電場提供直通式服務，保障綠電穩(wěn)定輸送

　　風電、光伏等發(fā)電項目大多地處偏遠山區(qū)、曠野，天氣復雜多變，惡劣天氣不時襲來，影響著電力設備的安全和發(fā)電效率。例如，高溫會造成導線溫度過高，引發(fā)跳閘事故;冬季大范圍覆冰會壓倒桿塔;強降水會損壞輸變電設備等。

　　在張北，每一個風光發(fā)電場都安裝了防雷設備，同時還要防范每秒25米以上的大風、低于零下20攝氏度的低溫天氣以及沙塵暴、強降雪等。“我們對每一個發(fā)電場提供直通式服務，每一次重大天氣過程都會提前預報預警，幫助場站防雷防雪防沙塵暴等。”郭馨澤說。

　　幾天前，國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口公司輸電運檢中心主任丁斌，收到市氣象局氣象服務中心發(fā)來的大風藍色預警專報，立即啟動應對方案，對重點線路開展專項巡視排查，提前采取防范措施，增強了電網(wǎng)設備抵御惡劣天氣的能力，最大限度保證了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

　　“去年3月中旬下了一場凍雨，張家口電網(wǎng)部分線路出現(xiàn)覆冰。由于提前得到氣象預警，我們及時安排人員進行現(xiàn)場觀冰，隨時掌握覆冰厚度變化，提前準備好應對措施，避免了輸電事故發(fā)生。”丁斌說。

　　每天發(fā)布電力氣象專報;重大天氣過程發(fā)布重要氣象專報、快報及預警;提供山火風險預報等分災種專報、實時預報，并專門定制了電力氣象服務微信公眾號;對輸電桿塔、重要設備、變電站進行逐小時、逐點位預報……

　　“我們努力讓氣象服務越來越精細。比如，前幾年山火引起的線路跳閘時有發(fā)生，因此我們開發(fā)了電力氣象服務火點監(jiān)測平臺。”胡雪說，張家口市氣象局氣象服務中心通過衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測火源，一旦發(fā)現(xiàn)火源點，會第一時間發(fā)出警示。去年，因為有了山火監(jiān)測預警，輸電線路因山火而跳閘的事件大大減少，進一步保障了輸電安全。

　　嘗到精細服務的甜頭，丁斌表示，今年要和氣象部門進一步加強合作，更好保障地區(qū)電網(wǎng)安全運行，促進地方經(jīng)濟發(fā)展，助力新型電力系統(tǒng)示范區(qū)建設。張家口市氣象局氣象服務中心副主任趙海江說：“我們正在篩選地點，在重點線路布設微氣象站，增加觀測的氣象要素，提供更加精準精細的電力氣象服務。”

　　張金滿介紹，針對全省的集中式光伏電站和分布式光伏、風電場，河北省氣象局提供精細化數(shù)值預報服務，并研發(fā)了光伏功率預測系統(tǒng)，已在14個光伏場站安裝使用。對省級電網(wǎng)調度、輸電部門每天提供兩次未來10天精細化預報，每15分鐘提供一次未來4小時天氣預報，推演未來天氣變化過程，提前發(fā)出氣象災害預警。河北省氣象局氣象服務中心還牽頭成立了“電力氣象服務聯(lián)盟”，整合省市電力氣象技術和資源，專門為新能源電力企業(yè)提供專業(yè)氣象服務。

　　如今，冀北區(qū)域生產輸送的每2度電中就有1度電是綠電。今后，隨著科學技術進步、氣象服務保障提質增效，綠電占比將不斷提升，張北的風將持續(xù)點亮萬家燈火，續(xù)寫綠色低碳發(fā)展新篇章。

　　高質量氣象服務走進各行各業(yè)(記者手記)

　　氣象事業(yè)是科技型、基礎性、先導性社會公益事業(yè)。習近平總書記提出氣象工作關系生命安全、生產發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的戰(zhàn)略定位，發(fā)出開啟氣象強國建設的號令，為氣象事業(yè)高質量發(fā)展提供了根本遵循。

　　氣象高質量發(fā)展，有力服務保障能源產業(yè)綠色低碳轉型。大力發(fā)展新能源已成為我國縱深推進能源革命、保障國家能源安全的重大舉措，也是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要方面。近年來，我國新能源氣象服務能力不斷提升，通過精密監(jiān)測、精準預報、精細服務，大自然的風、光變得可預測、可利用，源源不斷轉化為綠色電力。2022年，我國風電、光伏發(fā)電新增裝機突破1.2億千瓦，連續(xù)3年超過1億千瓦。氣象高質量服務保障有效助力新能源發(fā)展，為推動實現(xiàn)“雙碳”目標作出貢獻。

　　目前，我國已初步建成覆蓋幾十個部門、上百個行業(yè)、億萬用戶的現(xiàn)代氣象服務體系，提供全流程、全環(huán)節(jié)、全周期的遞進滾動式氣象服務。例如，發(fā)布分區(qū)域、分作物、分災種的農業(yè)氣象信息，全國125萬個新型農業(yè)經(jīng)營主體、300余萬種糧大戶和農機作業(yè)人員，享受直通式氣象服務;氣象、公安、交通等部門，合力優(yōu)化提升100多條惡劣天氣高影響路段的氣象服務;中央氣象臺遠洋氣象導航服務加快發(fā)展，已惠及幾十家航運公司;為重大工程建設提供全過程精細氣象服務，保障工程建設順利開展……“氣象+”服務模式與國民經(jīng)濟各領域深度融合，助力高質量發(fā)展。

　　同時也應看到，氣候變化已成為全人類面臨的嚴峻挑戰(zhàn)，各類極端天氣氣候事件頻發(fā)，各行各業(yè)的高質量發(fā)展、人民群眾的高品質生活，都對天氣預報、氣候預測的準確率和精細度提出更高要求。服務保障生命安全、生產發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好，氣象工作仍然任重道遠。為加快推進氣象高質量發(fā)展，國務院去年印發(fā)《氣象高質量發(fā)展綱要(2022—2035年)》，明確了指導思想和發(fā)展目標，從增強氣象科技自主創(chuàng)新能力、加強氣象基礎能力建設、筑牢氣象防災減災第一道防線、提高氣象服務經(jīng)濟高質量發(fā)展水平等7個方面，對主要任務作出系統(tǒng)部署。

　　今年3月23日是第六十三個世界氣象日，主題為“天氣氣候水，代代向未來”。這一主題再次提醒世人，天氣氣候及氣象事業(yè)關系國計民生，關系我們可持續(xù)發(fā)展的美好未來。

　　黨的二十大報告提出：“高質量發(fā)展是全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的首要任務。”“堅持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，加快實現(xiàn)高水平科技自立自強。”新征程新氣象，奮力推動氣象事業(yè)高質量發(fā)展，以更優(yōu)質更高水平的氣象服務，為全面建設社會主義現(xiàn)代化強國保駕護航。

　　《 人民日報 》( 2023年03月20日 19 版)