全球快播：從“看天吃飯”到“知天而作”，新能源急盼專業(yè)氣象服務(wù)

以風(fēng)電光伏為主體的新能源如何擺脫“看天吃飯”的窘境，關(guān)乎國(guó)家電力安全。極端天氣的出現(xiàn)常使得新能源的發(fā)電出力和設(shè)備安全受到不同程度的威脅。如果能夠提供專業(yè)場(chǎng)景下，精準(zhǔn)的氣象預(yù)測(cè)服務(wù)，對(duì)于新能源健康發(fā)展將是個(gè)巨大的福音。

(相關(guān)資料圖)

但現(xiàn)實(shí)的情況是，這項(xiàng)服務(wù)看似“剛需”，但對(duì)于許多新能源行業(yè)公司而言，卻并不那么容易獲得：如果單純依賴國(guó)家氣象部門的預(yù)測(cè)，精度遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)需求；如果自己組建數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)，這大概率“不怎么劃算”；如果購(gòu)買專業(yè)的商業(yè)氣象服務(wù)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)起步較晚，缺乏高水平的預(yù)測(cè)服務(wù)，國(guó)外公司則因欠缺中國(guó)地面觀測(cè)數(shù)據(jù)等因素處于天然劣勢(shì)。

多位新能源和氣象從業(yè)人士在接受第一財(cái)經(jīng)采訪時(shí)表示，隨著新能源在電力系統(tǒng)中的占比逐漸增大，氣象服務(wù)同步“跟上”的需求越來越迫切。一方面，國(guó)家氣象部門應(yīng)依據(jù)此前提出的相關(guān)政策，加大觀測(cè)和預(yù)測(cè)投入，并逐步擴(kuò)大向公眾和商業(yè)部門開放氣象資料。另一方面，支持和鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)提升專業(yè)氣象服務(wù)水平和能力，避免低水平的重復(fù)建設(shè)和惡性競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)更多平臺(tái)之間互聯(lián)互通。

天氣預(yù)報(bào)“風(fēng)”頭正勁

中國(guó)氣象科學(xué)研究院二級(jí)研究員、中國(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能中心專家指導(dǎo)委員會(huì)副主任宋麗莉，長(zhǎng)期從事氣候資源、工程氣象研究和技術(shù)咨詢工作。在她看來，一個(gè)耐人尋味的細(xì)節(jié)是，“風(fēng)”的地位正從眾多氣象要素中逐漸拔高，受到前所未有的關(guān)注。

“一直以來，全世界的氣象科學(xué)研究95%以上都集中在溫度和降水的研究，專門關(guān)注風(fēng)的研究比較少，近年來，越來越多的學(xué)者和專業(yè)機(jī)構(gòu)關(guān)注風(fēng)的研究了。”宋麗莉告訴第一財(cái)經(jīng)記者，這在一定程度上反映出近年來精細(xì)化、專業(yè)化氣象服務(wù)的發(fā)展和進(jìn)步。不同于大眾普遍關(guān)心的溫度和降水，風(fēng)恰恰是新能源領(lǐng)域最關(guān)注的氣象要素。

宋麗莉介紹，通常人們所說的氣象服務(wù)可以理解為兩種類型，一是面向公眾的氣象服務(wù)，主要由政府出資，目的是防災(zāi)減災(zāi)，得益于體制的優(yōu)越性，我國(guó)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。二是經(jīng)濟(jì)生活中，針對(duì)特定場(chǎng)景下的專業(yè)氣象服務(wù)，例如能源和農(nóng)業(yè)，這方面我國(guó)仍是發(fā)展中國(guó)家的水平。其中，一個(gè)很大的原因是我國(guó)氣象部門的服務(wù)以公益性為主，很難同時(shí)滿足方方面面的市場(chǎng)需求。因此，近幾年出現(xiàn)了很多市場(chǎng)化的氣象服務(wù)公司，有的發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)等市場(chǎng)主體也籌備了氣象服務(wù)的專職團(tuán)隊(duì)，但是仍然不足以支撐發(fā)展的需求。

為何新能源領(lǐng)域?qū)I(yè)氣象服務(wù)“呼聲”尤為高漲？

金風(fēng)科技?xì)庀笾魅喂こ處煻Ｆ紝?duì)第一財(cái)經(jīng)表示，風(fēng)機(jī)設(shè)備自身發(fā)展、電力系統(tǒng)預(yù)測(cè)要求提高、風(fēng)電項(xiàng)目選址拓展和海外投資需求是支撐其發(fā)展的四大重要原因。

首先，隨著高塔大容量、大葉輪機(jī)組的發(fā)展，對(duì)機(jī)組不斷增大掃風(fēng)面積內(nèi)的風(fēng)特性變化應(yīng)變能力提出更高要求，如葉片的上葉尖與下葉尖之間的有超過上百米高度差的風(fēng)速風(fēng)向變化對(duì)機(jī)組穩(wěn)定性影響，需對(duì)風(fēng)參特征研究提出更精準(zhǔn)的要求。

其次，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對(duì)電力調(diào)控穩(wěn)定性提出挑戰(zhàn)，也對(duì)風(fēng)電場(chǎng)每天可接入電網(wǎng)的發(fā)電量的風(fēng)功率預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度提出更高要求。目前氣象預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用，有時(shí)還存在著精準(zhǔn)度偏差較大、空間和時(shí)間分辨率不足、缺乏多元數(shù)據(jù)耦合等問題，氣象服務(wù)如何做到精準(zhǔn)且高效地推送，是從業(yè)者必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。

同時(shí)，隨著可利用土地資源愈發(fā)寶貴，風(fēng)電行業(yè)正向海上和氣候條件更為嚴(yán)酷復(fù)雜的內(nèi)陸環(huán)境進(jìn)發(fā)。目前深遠(yuǎn)海的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)較少，觀測(cè)成本和難度都較高。海上風(fēng)電工程建設(shè)和運(yùn)維相比陸上風(fēng)電對(duì)于氣象預(yù)報(bào)要求更高，需要綜合考慮大風(fēng)窗口期、通航等多重限制因素，提升預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度和及時(shí)性。此外，海上風(fēng)電還面臨海冰、巨浪、風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害，對(duì)資源評(píng)估和預(yù)測(cè)預(yù)警也提出了新的挑戰(zhàn)。無論是高寒高海拔的復(fù)雜山地，還是高溫干燥的沙漠腹地，都對(duì)于氣象服務(wù)保障都提出了更高要求。

“中國(guó)的風(fēng)電和光伏產(chǎn)業(yè)目前已位居世界領(lǐng)先行列，我們的產(chǎn)品也已經(jīng)遠(yuǎn)銷海外。這就需要拓展全球化的氣象服務(wù)，而全球氣象服務(wù)技術(shù)的提升，不僅可以保障我們海外項(xiàng)目的安全穩(wěn)定，技術(shù)領(lǐng)先的數(shù)據(jù)服務(wù)也為海外投資提供了決策動(dòng)力。”董海萍說。

事實(shí)上，類似的專業(yè)氣象需求不僅發(fā)生在風(fēng)電行業(yè)，光伏、電網(wǎng)等市場(chǎng)主體同樣盼望。

“極端天氣一直是我們比較擔(dān)心的。很多項(xiàng)目的光伏電站都靠近沿海地帶，甚至架設(shè)在灘涂上，當(dāng)初就是看中了這些地方靠近負(fù)荷中心、可利用土地面積大、日照時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。但是碰上每年臺(tái)風(fēng)登陸或是其他極端天氣，對(duì)于光伏設(shè)備的出力和安全性都會(huì)造成潛在的威脅。”浙江某新能源國(guó)企項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示。

該負(fù)責(zé)人稱，以臺(tái)風(fēng)天氣為例，當(dāng)?shù)毓夥Ъ茉O(shè)計(jì)最大抗風(fēng)能力基本在13級(jí)左右，項(xiàng)目建成后，去年的幾次臺(tái)風(fēng)都沒有正面登陸，到達(dá)廠站附近的風(fēng)力約為11級(jí)，因此幾乎沒有造成影響。“設(shè)計(jì)風(fēng)速是在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)環(huán)境下做的模擬，實(shí)際可能會(huì)出現(xiàn)很多因素的干擾和變化，所以我們也不能完全確定。”

數(shù)據(jù)來源及處理能力有待提升

金風(fēng)科技和遠(yuǎn)景智能是兩家風(fēng)電制造行業(yè)的龍頭企業(yè)，也是為數(shù)不多自主研發(fā)專業(yè)氣象服務(wù)并提供對(duì)外服務(wù)的新能源企業(yè)。

遠(yuǎn)景智能新能源發(fā)電預(yù)測(cè)產(chǎn)品總監(jiān)楊恢告訴第一財(cái)經(jīng)記者，盡管專業(yè)的氣象服務(wù)能為新能源企業(yè)帶來“實(shí)打?qū)?rdquo;的好處，看似是筆共贏的生意，然而發(fā)展過程卻存在諸多挑戰(zhàn)。

精度是新能源行業(yè)對(duì)氣象服務(wù)的根本要求。楊恢表示，國(guó)家氣象部門的公開觀測(cè)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，主要是面向大眾服務(wù)，對(duì)于垂直行業(yè)氣象服務(wù)需求的關(guān)注度并不高。對(duì)于風(fēng)電企業(yè)而言，影響發(fā)電的風(fēng)力區(qū)間主要集中在3m/s到10m/s，低于3m/s風(fēng)機(jī)幾乎不發(fā)電，超出10m/s風(fēng)機(jī)基本滿發(fā)。當(dāng)前市場(chǎng)上普遍的氣象服務(wù)風(fēng)力誤差平均在2m/s，由于風(fēng)力發(fā)電功率和風(fēng)速呈三次方的關(guān)系，因此2m/s的風(fēng)速誤差可能造成風(fēng)力發(fā)電功率50%甚至100%的極大偏差。

楊恢分析，要提高風(fēng)速預(yù)測(cè)空間和時(shí)間分辨率的精細(xì)化，提高預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，基本可以回歸到三項(xiàng)能力：一是大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，二是超算能力，三是氣象及算法模型。其中，觀測(cè)數(shù)據(jù)可能是最難獲得、投入最大的一項(xiàng)。

“氣象數(shù)據(jù)可以分成觀測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，前者是后者的基礎(chǔ)。通常這些數(shù)據(jù)一部分來自國(guó)家氣象部門和國(guó)際氣候機(jī)構(gòu)的公開數(shù)據(jù)，一部分來自商業(yè)氣象服務(wù)公司的有償數(shù)據(jù)，另一部分來自企業(yè)自身的觀測(cè)數(shù)據(jù)。” 楊恢表示，對(duì)于依賴太陽(yáng)輻射資源的光伏行業(yè)而言，由于日升日落的時(shí)間相對(duì)固定，存在較為明顯的發(fā)電曲線特點(diǎn)，預(yù)測(cè)難度相對(duì)較小。但是“風(fēng)力”的影響因素過于龐雜，受到地面地形、地貌以及所處環(huán)境特征等因素影響，需要豐富的觀測(cè)數(shù)據(jù)才能得出較為準(zhǔn)確的預(yù)判。

確定的高投入，不確定的回報(bào)，讓如何實(shí)現(xiàn)廣泛的“既準(zhǔn)又性價(jià)比高”的專業(yè)氣象服務(wù)的問題顯得有些棘手。好在更多的機(jī)構(gòu)已經(jīng)付諸實(shí)踐，用行動(dòng)回答這個(gè)問題。

對(duì)此，宋麗莉建議，一方面，專業(yè)氣象服務(wù)領(lǐng)域需要培養(yǎng)典型的“跨學(xué)科”人才。既要具有專業(yè)的氣象專業(yè)背景，例如大氣的流體力學(xué)、熱力學(xué)等特征，又要深刻理解應(yīng)用場(chǎng)景，例如風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)力響應(yīng)特征，目前這類人才極為稀缺。

另一方面，應(yīng)加強(qiáng)氣象部門和企業(yè)平臺(tái)等主體之間的互聯(lián)互通、共同合作。國(guó)家的氣象事業(yè)就像修橋修路一樣，屬于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，而發(fā)電企業(yè)本身就帶有加裝氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備的硬性要求，因此不能完全依賴于某一方?？罩械臍庀笮l(wèi)星可以“看得見”，地面的氣象觀測(cè)可以“看得準(zhǔn)”，兩者相互補(bǔ)充就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超1+1＞2的效果。

“如果我們一直停留在低水平的、粗獷的管理，也許這項(xiàng)工作就不需要那么大投入。但是如果我們追求安全條件下更高的效率，該停的時(shí)候停、該發(fā)的時(shí)候發(fā)，不過度的防御，那么我們的氣象服務(wù)工作還有很大的探索空間。”宋麗莉說。

標(biāo)簽： 氣象服務(wù)