“從今年年初華北等地的沙塵暴，到年中中部地區(qū)的暴雨洪澇災害，再到近期東北地區(qū)的暴風雪，極端天氣如今變得越來越常見。”中國礦業(yè)大學應急管理學院教授許超近日告訴記者，極端天氣外部效應所導致的能源供應保障問題，以及給應急工作帶來的挑戰(zhàn)，需要能源行業(yè)積極應對。

　　中國電力科學研究院（以下簡稱“中國電科院”）新能源中心電力氣象研究室主任王勃告訴記者：“未來我國以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的顯著特征之一，就是對氣象的高依賴性。因此，精準的氣象數(shù)值預報預測，是新型電力系統(tǒng)建設的重要組成部分。”南方電網(wǎng)公司生產(chǎn)技術(shù)支持中心李銳海不久前也撰文指出，精準的氣象預測是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的有效手段之一。

　　氣象預測有助防災和電力調(diào)度

　　“低溫雨雪會導致輸電線路發(fā)生覆冰等災害，甚至會引發(fā)風機運行故障和事故，對電力電量平衡帶來壓力。此外，寒潮帶來的降溫還會拉升用電負荷，給電力平衡帶來影響。”王勃告訴記者。

　　相關(guān)資料顯示，氣象災害導致的故障占電網(wǎng)總故障數(shù)的60%以上。冬季，南方地區(qū)容易受天氣系統(tǒng)影響，出現(xiàn)輸電線路覆冰災害。夏季，臺風則是影響電網(wǎng)安全運行最主要的氣象災害。相比傳統(tǒng)電源，“風光”等新能源發(fā)電更容易因大風、低溫、暴雨、雷電等極端天氣影響而出現(xiàn)出力銳減、發(fā)電設施受損等問題。

　　李銳海曾撰文表示，新型電力系統(tǒng)中“風光”將逐步成為主體，這種根本性變革在推動電源清潔化、電網(wǎng)智能化和用戶電氣化的同時，也將改變電網(wǎng)運行特征。他認為，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)對電源側(cè)精確控制進而實現(xiàn)“源隨荷動”的運行模式，也將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐噪娋W(wǎng)為平臺實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”智能協(xié)同供需平衡的運行模式。精準的氣象預測，可以提前預知極端天氣的強度和持續(xù)時間，評估災害對電力系統(tǒng)的影響程度，提前做好防災準備及電力調(diào)度規(guī)劃，如通過提前加固發(fā)電設備、提前關(guān)閉發(fā)電機組等措施，有效減少電力企業(yè)的損失，防止大面積停電風險發(fā)生。

　　精準預報提高新能源發(fā)電利用率

　　如何實現(xiàn)精準的氣象預測？王勃介紹，隸屬于中國電科院的我國首個用于電力系統(tǒng)生產(chǎn)運行的數(shù)值天氣預報運行中心（以下簡稱“數(shù)值預報中心”），目前主要面向電力安全生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)、不同業(yè)務對氣象的需求，提供面向電網(wǎng)不同環(huán)節(jié)的定制化、精準化氣象預報預警，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

　　王勃介紹，數(shù)值預報中心主要對影響新能源發(fā)電的風速、輻照度、云量，以及面向輸電線路安全的大風、強降雨、雷暴、凍雨、臺風、寒潮、沙塵暴等極端天氣，實現(xiàn)實時準確的預報預警。“電力氣象預報的準確度主要通過同化不同來源的氣象觀測數(shù)據(jù)，針對特定應用場景進行模式的參數(shù)調(diào)優(yōu)，同時基于人工智能技術(shù)對預報結(jié)果進行智能校準等先進技術(shù)來保障。”

　　“只有做出精確的氣象預報，才能準確把握新能源發(fā)電的‘脈搏’，實現(xiàn)電網(wǎng)的合理調(diào)度。”王勃表示，依托數(shù)值預報中心，中國電科院面向國家電網(wǎng)各省公司研發(fā)部署了新能源發(fā)電功率預測、電網(wǎng)氣象災害預警、電網(wǎng)洪澇災害預警等業(yè)務應用系統(tǒng)。“今年11月上旬，一股強冷空氣自西北向東侵襲我國，引發(fā)大范圍寒潮、雨雪冰凍天氣。我們對寒潮過程以及寒潮可能引起的新能源出力變化、電網(wǎng)覆冰風險、用電負荷激增等進行全面預報預警。根據(jù)預報結(jié)果，各方提前采取合理應對措施，避免了大范圍停電事故。”

　　“風光”受地域和自然資源的影響，在空間上分布不均，在時間上存在較大波動性和間歇性，同時二者又具有互補性。對此，李銳海撰文指出，通過分析氣象歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，在總結(jié)分析區(qū)域性風能和光能的基礎上，可以在局部尺度上優(yōu)化風能和光能配比，進而減少新能源出力的波動性。“通過計算風電、光伏安裝比例與風、光發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系，獲得不同區(qū)域風光出力波動小的風、光安裝比，提高‘風光’利用率。”

　　系統(tǒng)負荷預測是保障電力平衡的關(guān)鍵

　　“高準確度、高分辨率、面向電力生產(chǎn)需求的天氣預報及中長期氣候預測，是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)必不可少的組成部分。”一位長期從事電力氣象預測的專家表示。

　　“一方面，需要加強不同類型負荷的監(jiān)測，特別要對天氣敏感型負荷進行監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集；另一方面，進行負荷預測時需要引入精準的天氣預報數(shù)據(jù)，充分考慮氣象因素對負荷的影響。”王勃強調(diào)，氣象影響主要體現(xiàn)在電源、電網(wǎng)、負荷等不同環(huán)節(jié)。

　　王勃指出，在電源側(cè)，風速、輻照強度、降水直接決定了風電、光伏和水電功率變化情況，基于天氣預報對新能源不同時間尺度的功率進行預測，是保障新能源高效消納和系統(tǒng)供需平衡的基礎；在電網(wǎng)側(cè)，極端天氣引起的電網(wǎng)事故較多，提前預知災害性天氣是開展輸變電設備防災、減災的基礎；在負荷側(cè)，氣象相關(guān)負荷占比不斷增大，負荷的氣象敏感性不斷增強，提前預知氣象要素變化，進而做好系統(tǒng)負荷預測，是保障電力平衡的關(guān)鍵。

　　不過，也有業(yè)內(nèi)專家表示，負荷預測方法雖然相對成熟，對氣溫的精細化數(shù)值預報可以幫助提高負荷預測精度，但同時，也要考慮新興的負荷需求類型，個別地區(qū)因經(jīng)濟生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變而有一些高負荷的規(guī)律性出現(xiàn)，對負荷影響極大。因此，不能簡單地用氣象條件解釋。

　　該專家進一步稱，新能源資源評估以及月到年尺度的電量預測、新能源調(diào)度和生產(chǎn)模擬、新能源發(fā)電的并網(wǎng)可靠性評估、輸變電設備的氣象災害風險及預警防范、配電端的氣象災害風險及預警防范、電力市場交易等，對未來高比例新能源的新型電力系統(tǒng)都具有重要價值。