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氣象服務助力新能源產業發展(深度觀察)

發布時間:2023-03-20 15:40:00來源: 人民日報

  編者按:“張北的風點亮北京的燈”。去年,北京冬奧會(hui) 和冬殘奧會(hui) 場館實現100%綠電供應,來自河北張北地區的風光綠電,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。張北地區每年可向北京輸送風光綠電約140億(yi) 千瓦時,約占北京年用電量的1/10。

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

  3月23日世界氣象日來臨(lin) 之際,記者赴張北地區,探訪氣象如何服務新能源產(chan) 業(ye) 發展、助力“雙碳”目標實現。

  精密監測——

  每天捕捉風、光信息,每15分鍾報送一次

  張北壩上草原,“大風車”不停轉動,景象蔚為(wei) 壯觀。

  河北省張家口市北靠內(nei) 蒙古高原,西北高、東(dong) 南低,地處溫帶大陸季風氣候區域。從(cong) 內(nei) 蒙古高原吹來、翻越陰山山脈的大風,從(cong) 西北壩上,吹到冬奧會(hui) 舉(ju) 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(jin) 常年吹個(ge) 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(feng) 富。張家口風能資源儲(chu) 量超過2000萬(wan) 千瓦,是全國首個(ge) 獲準建設雙百萬(wan) 千瓦級風電基地的地區。

  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(wei) “風的故鄉(xiang) ,光的海洋”。

  中國氣象局發布的《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(feng) 富的地區。

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

  變幻難測的風、光,極大地影響著電力的生產(chan) 、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(ge) 風力發電場內(nei) 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雲(yun) 氣象衛星,都在精密捕捉著張北地區風、光的變化。

  在中國電科院張北試驗基地裏,氣象衛星地麵接收站向著天空佇(zhu) 立,時時接收著氣象衛星傳(chuan) 來的風、光等信息。

  “每天捕捉風、光信息做預報,每15分鍾就要報送一次。”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套輻射監測站。結合周邊大量氣象設備的監測數據,以及河北的地形、大氣環境、光的特點等,張金滿團隊研發出了光伏功率預測係統,“接下來我們(men) 要下更大力氣‘捕風’,開展風力發電功率預測係統研發。”

  “我們(men) 時時刻刻都在緊追風、光,因為(wei) 風、光監測預報數據要精密到時刻、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”後,要精準預報每一個(ge) 電線杆塔點位的天氣,提前發出風險提示,最大限度減少不利天氣及氣象災害對電網的影響。

  精準預報——

  每天都優(you) 化預測係統,預測準確率達85%左右

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

  作為(wei) 國家級可再生能源核心示範區,張北的風能、太陽能被轉化為(wei) 電能,源源不斷地並網、輸送,點亮了北京的萬(wan) 家燈火。

  “風光發電,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(hui) 停機。下場雪,刮沙塵,來塊雲(yun) ,光伏板可能會(hui) 被覆蓋遮擋,影響發電。

  “我們(men) 既要靠天吃飯,又不能完全看老天爺的臉色。”國網冀北張家口風光儲(chu) 輸新能源有限公司黨(dang) 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範工程。通過儲(chu) 能技術、氣象預測、風光互補,風電、光伏發電不穩定帶來的生產(chan) 、調度、並網等世界性難題,正在逐步破解。

  其中,氣象預測發電功率的準確率極為(wei) 關(guan) 鍵。簡單來說,就是根據當天的風、光等氣象條件做出天氣預報,輸入發電功率模型,算出風、光電場能發出多少度電。預測準確,報給電網調度部門,形成生產(chan) 調度計劃,才能並網、輸送出去。

  在公司的風光儲(chu) 輸工程運行監控中心,大顯示屏右上角,當天總發電量數不斷攀升。屏幕左端的風速、風向、氣溫等氣象數據實時更新。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(guan) 注著每15分鍾更新的預測結果,“我們(men) 每天都在優(you) 化預測係統,目前預測準確率為(wei) 85%左右,達到行業(ye) 先進水平。”

  對利用風、光發電的新能源行業(ye) 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(hui) 達到40%左右。”王勃說。為(wei) 此,中國電科院專(zhuan) 門成立了電力氣象數值預報中心,並正在探索通過物聯網、人工智能、雲(yun) 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國家級風能太陽能資源中長期預測產(chan) 品,每月中旬滾動發布。

  利用日益豐(feng) 富的氣象數據,中國電科院優(you) 化開發風能、太陽能發電功率預測係統。這一預測係統已覆蓋我國約80%的新能源電站,預測精度不斷提升,有力促進新能源產(chan) 業(ye) 發展。

  精細服務——

  對每一個(ge) 發電場提供直通式服務,保障綠電穩定輸送

  風電、光伏等發電項目大多地處偏遠山區、曠野,天氣複雜多變,惡劣天氣不時襲來,影響著電力設備的安全和發電效率。例如,高溫會(hui) 造成導線溫度過高,引發跳閘事故;冬季大範圍覆冰會(hui) 壓倒杆塔;強降水會(hui) 損壞輸變電設備等。

  在張北,每一個(ge) 風光發電場都安裝了防雷設備,同時還要防範每秒25米以上的大風、低於(yu) 零下20攝氏度的低溫天氣以及沙塵暴、強降雪等。“我們(men) 對每一個(ge) 發電場提供直通式服務,每一次重大天氣過程都會(hui) 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來的大風藍色預警專(zhuan) 報,立即啟動應對方案,對重點線路開展專(zhuan) 項巡視排查,提前采取防範措施,增強了電網設備抵禦惡劣天氣的能力,最大限度保證了電網安全穩定運行。

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

  每天發布電力氣象專(zhuan) 報;重大天氣過程發布重要氣象專(zhuan) 報、快報及預警;提供山火風險預報等分災種專(zhuan) 報、實時預報,並專(zhuan) 門定製了電力氣象服務微信公眾(zhong) 號;對輸電杆塔、重要設備、變電站進行逐小時、逐點位預報……

  “我們(men) 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生,因此我們(men) 開發了電力氣象服務火點監測平台。”胡雪說,張家口市氣象局氣象服務中心通過衛星遙感數據監測火源,一旦發現火源點,會(hui) 第一時間發出警示。去年,因為(wei) 有了山火監測預警,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。

  嚐到精細服務的甜頭,丁斌表示,今年要和氣象部門進一步加強合作,更好保障地區電網安全運行,促進地方經濟發展,助力新型電力係統示範區建設。張家口市氣象局氣象服務中心副主任趙海江說:“我們(men) 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值預報服務,並研發了光伏功率預測係統,已在14個(ge) 光伏場站安裝使用。對省級電網調度、輸電部門每天提供兩(liang) 次未來10天精細化預報,每15分鍾提供一次未來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“電力氣象服務聯盟”,整合省市電力氣象技術和資源,專(zhuan) 門為(wei) 新能源電力企業(ye) 提供專(zhuan) 業(ye) 氣象服務。

  如今,冀北區域生產(chan) 輸送的每2度電中就有1度電是綠電。今後,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,張北的風將持續點亮萬(wan) 家燈火,續寫(xie) 綠色低碳發展新篇章。

  高質量氣象服務走進各行各業(ye) (記者手記)

  氣象事業(ye) 是科技型、基礎性、先導性社會(hui) 公益事業(ye) 。習(xi) 近平總書(shu) 記提出氣象工作關(guan) 係生命安全、生產(chan) 發展、生活富裕、生態良好的戰略定位,發出開啟氣象強國建設的號令,為(wei) 氣象事業(ye) 高質量發展提供了根本遵循。

  氣象高質量發展,有力服務保障能源產(chan) 業(ye) 綠色低碳轉型。大力發展新能源已成為(wei) 我國縱深推進能源革命、保障國家能源安全的重大舉(ju) 措,也是實現“雙碳”目標的重要方麵。近年來,我國新能源氣象服務能力不斷提升,通過精密監測、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(wei) 綠色電力。2022年,我國風電、光伏發電新增裝機突破1.2億(yi) 千瓦,連續3年超過1億(yi) 千瓦。氣象高質量服務保障有效助力新能源發展,為(wei) 推動實現“雙碳”目標作出貢獻。

  目前,我國已初步建成覆蓋幾十個(ge) 部門、上百個(ge) 行業(ye) 、億(yi) 萬(wan) 用戶的現代氣象服務體(ti) 係,提供全流程、全環節、全周期的遞進滾動式氣象服務。例如,發布分區域、分作物、分災種的農(nong) 業(ye) 氣象信息,全國125萬(wan) 個(ge) 新型農(nong) 業(ye) 經營主體(ti) 、300餘(yu) 萬(wan) 種糧大戶和農(nong) 機作業(ye) 人員,享受直通式氣象服務;氣象、公安、交通等部門,合力優(you) 化提升100多條惡劣天氣高影響路段的氣象服務;中央氣象台遠洋氣象導航服務加快發展,已惠及幾十家航運公司;為(wei) 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(yu) 國民經濟各領域深度融合,助力高質量發展。

  同時也應看到,氣候變化已成為(wei) 全人類麵臨(lin) 的嚴(yan) 峻挑戰,各類極端天氣氣候事件頻發,各行各業(ye) 的高質量發展、人民群眾(zhong) 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(chan) 發展、生活富裕、生態良好,氣象工作仍然任重道遠。為(wei) 加快推進氣象高質量發展,國務院去年印發《氣象高質量發展綱要(2022—2035年)》,明確了指導思想和發展目標,從(cong) 增強氣象科技自主創新能力、加強氣象基礎能力建設、築牢氣象防災減災第一道防線、提高氣象服務經濟高質量發展水平等7個(ge) 方麵,對主要任務作出係統部署。

  今年3月23日是第六十三個(ge) 世界氣象日,主題為(wei) “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(ye) 關(guan) 係國計民生,關(guan) 係我們(men) 可持續發展的美好未來。

  黨(dang) 的二十大報告提出:“高質量發展是全麵建設社會(hui) 主義(yi) 現代化國家的首要任務。”“堅持麵向世界科技前沿、麵向經濟主戰場、麵向國家重大需求、麵向人民生命健康,加快實現高水平科技自立自強。”新征程新氣象,奮力推動氣象事業(ye) 高質量發展,以更優(you) 質更高水平的氣象服務,為(wei) 全麵建設社會(hui) 主義(yi) 現代化強國保駕護航。

(責編:陳濛濛)

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