“當前我國的氣象預測更多是針對公眾的公益性預報，但不同領域所需的氣象服務其實有很大差別。戶外冰雪賽事需要專門的氣象服務，同樣，在海上安裝一臺風機也應該有更為專業(yè)的氣象觀測和預報。”中國氣象科學研究院研究員宋麗莉坦言，當前，在能源生產(chǎn)領域，特別是以風電、光伏為代表的新能源領域，仍缺乏針對性強的專業(yè)氣象服務。
國家發(fā)改委、國家能源局日前聯(lián)合印發(fā)的《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》中就明確提出，要提高可再生能源相關氣象觀測、資源評價以及預測預報技術能力，為可再生能源資源普查、項目開發(fā)和電力系統(tǒng)運行提供支撐。
資源普查需與時俱進
宋麗莉指出，針對新能源的氣象服務，涵蓋資源普查與評價、氣象觀測預測和預報等多個方面。在資源普查方面，早在10年前，我國就開始進行風資源和光照資源的詳細普查。目前，全國范圍內已經(jīng)形成了“1公里×1公里”網(wǎng)格的風資源圖譜和“3公里×3公里”的輻照資源圖譜。“部分重點地區(qū)的風資源普查數(shù)據(jù)已經(jīng)精確到‘200米×200米’網(wǎng)格。”宋麗莉表示，新能源的相關“十四五”規(guī)劃，正是以這些普查數(shù)據(jù)作為基礎。
據(jù)記者了解，在公共普查數(shù)據(jù)的基礎上，很多新能源領域的開發(fā)商、制造商等都會參與到更進一步的資源勘查中。一方面提升大范圍普查數(shù)據(jù)的精度，另一方面通過具體項目的落地，利用測風塔、輻照儀等設備有針對性地獲取資源數(shù)據(jù)。
宋麗莉認為，隨著新能源產(chǎn)業(yè)開發(fā)能力和裝備制造水平的發(fā)展進步，相關的資源普查也應該與時俱進。“例如，目前風資源普查數(shù)據(jù)主要針對的是150米高度區(qū)域的資源情況。后續(xù)，隨著風機塔筒越來越高，特別是在海上風電不斷發(fā)展的背景下，對風資源的普查可能要繼續(xù)延伸到200米甚至是300米的高度才能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。”
專業(yè)氣象服務缺乏
遠景智能風電產(chǎn)品總監(jiān)趙清聲則認為，當前全球氣象觀測和預測的水平尚無法滿足新能源發(fā)展的需要。“以風力預報為例，我們經(jīng)常聽到天氣預報里說幾級風，實際上，每相差一級風速的差距就達到2米/秒，但風電的出力對0.1米/秒的風速變化都是非常敏感的。”趙清聲透露，縱觀全球絕大部分權威國家氣象機構和商業(yè)氣象機構的預報數(shù)據(jù)，當前風速預測誤差普遍在2米/秒左右。“這意味著風機功率預測的絕對誤差會在40%左右。這樣的準確度不僅很難滿足電力系統(tǒng)調度運行的需要，而且在電力市場的現(xiàn)貨交易中，風電企業(yè)也很容易虧損。”
“在新能源生產(chǎn)的許多場景下，參照的仍是公益性的面向大眾生活的氣象數(shù)據(jù)，缺乏有針對性的精準能源氣象服務。”據(jù)宋麗莉介紹，以海上風機安裝為例，“有些安裝商在施工時就是簡單在手機上隨便下載一個天氣預報的APP，看到有預警就趕緊通知工人停工。事實上，常規(guī)的天氣預報提供的風速都是來自高度10米左右的風力觀測和預測，海上風電的安裝則至少要提升到100米的高度。而且常規(guī)預報考慮到公眾出行，預警中往往還包含了下雨的情況，所以即便是風速很小的情況也可能是預警狀態(tài)。如果一看到手機APP里的天氣預警就盲目停工，很容易錯過施工的窗口期。”趙清聲還表示，目前，常規(guī)的天氣預報主要以城市為對象，“但風電、光伏等新能源發(fā)電項目恰恰多集中在相對偏遠的山區(qū)、農(nóng)村甚至海上，這些地區(qū)的氣象服務反而更為缺乏”。
趙清聲指出，受制于觀測能力不足、基礎科學瓶頸、市場規(guī)模偏小等一系列因素，新能源相關的氣象預測一直處于精確度不高、誤差較大的狀態(tài)。
有必要建立聯(lián)合應對機制
那么，在現(xiàn)有條件下，如何有效提升能源氣象服務的專業(yè)性和準確性呢?
趙清聲認為，一方面，AI技術的應用可以在一定程度上彌補物理模型在準確性方面的短板。同時，針對諸如風速預測等具體環(huán)節(jié)而言，特別是4小時以內的超短期預測，還可以采用發(fā)射衛(wèi)星、資料同化、GPS感應等手段提升觀測和預測精度。另一方面，要充分應用現(xiàn)有基礎設施提升預報的準確度。“我們公司在國家超算中心為每一個風電場和光伏電站定制數(shù)值氣象預報，風速預測誤差降低到了1.6米/秒，準確度提升了8%-12%。”
就各類技術手段的實際落地，趙清聲也坦言，當前，我國的能源氣象服務市場還缺乏成熟的商業(yè)模式。“不賺錢，幾乎沒有企業(yè)愿意大規(guī)模投資。”對此，趙清聲表示，綜合分析各電力現(xiàn)貨交易試點地區(qū)近一年的運行情況可以發(fā)現(xiàn)，新能源發(fā)電領域的風速和輻照變化是影響供求關系波動和現(xiàn)貨價格變化的最大因素。“只要電力市場能夠健康發(fā)展，新能源氣象預報就有望找到更大的商業(yè)價值。”
在宋麗莉看來，能源氣象服務涉及多領域、多學科的技術發(fā)展。“各方都參與的預測和預警才是最有針對性的。尤其是建立極端天氣的聯(lián)合應對機制，非常有必要。”宋麗莉介紹，以去年冬季的能源保供為為例，中國氣象局和國家能源局已經(jīng)就此形成了天氣會商機制。“在新能源發(fā)展的過程中，需要能源、應急、氣象、水利、地質等更多部門參與進來，聯(lián)合會商，共同提供專業(yè)性更強的服務。”
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