我国加速构建能源气象服务体系 虚拟测风技术突破助力新能源开发

问题:新能源发电受天气影响显著,预测偏差直接影响电网安全和发电收益。随着我国新能源装机规模不断扩大,风电、光伏等发电方式具有随机性和间歇性特点,受云量、风速、温湿度变化及极端天气影响较大。发电功率若出现较大偏差,可能导致调度难度增加、备用容量需求上升以及弃风弃光风险加大。全球气候变化背景下,强对流、寒潮、沙尘、暴雨等极端天气事件增多,对场站设备安全、运维组织和电力供应提出了更高要求。 原因:新型电力系统对气象数据的精度和时效性要求更高。新能源发电的关键气象要素变化快、范围小,传统预报在时空精度上难以完全满足场站需求。同时,风电场和光伏电站多位于高原、戈壁、沿海等复杂地形区域,局地环境差异显著,仅依靠少数观测点容易导致数据代表性不足。此外,随着电力市场化交易推进,发电计划从“发多少”扩展到“何时发、发给谁、以何价格发”,对短临至月季年尺度的连续预报提出了体系化需求。气象数据与电力调度、运维及市场交易的深度融合,成为提升新能源消纳能力的关键。 影响:体系化的能源气象服务有助于保障电力供应安全、降低成本并提升效率。《指导意见》提出,将构建覆盖能源生产、供应、储运及市场全链条的气象服务体系,目标到2027年基本建立从短临到月季年尺度的“无缝衔接”服务能力,到2030年实现水风光储等关键技术国际先进水平,支撑“碳达峰”目标实现。目前,气象服务能力持续提升:2025年,全国气象部门已为2075个新能源场站提供发电预报服务,同比增长54%;为近2700个场站提供防雷和预警服务;同时为659个水电站提供气象保障。这些服务不仅提高了发电计划精度和调度效率,还在防灾减灾、设备运维及检修安排等发挥了重要作用。 对策:以数据融合和新型观测技术为支撑,夯实服务基础。具体措施包括:一是加强跨部门协同与标准化建设,打通规划选址、供应保障、资源评估、灾害预警及电力交易等环节的数据接口;二是利用超算和算法能力,提升短临预报、集合预报和概率预报水平,为场站和电网提供更精准的风险提示和出力区间;三是加密关键区域观测网络,推广高时空分辨率设备,提升局地风场、云场及辐射等要素的监测能力;四是推动气象与电力行业深度融合,将预报成果嵌入能源调度、运维策略及市场交易决策,助力降本增效和安全运行。 在观测技术上,甘肃张掖的“虚拟测风塔”提供了新思路。风电高效利用依赖精准测风,传统测风塔存在建设成本高、周期长及地形适应性不足等问题。虚拟测风装置部署周期可缩短至三个月左右,通过激光雷达实现连续稳定测风,数据获取率超99%,可在40米至350米高空设置24个层高监测风速和风向信息。其原理是通过激光发射和大气气溶胶反射信号反演风场参数。更丰富的垂直剖面数据有助于识别风切变、低空急流等特征,为风电场选址、机组布局及出力预测提供更可靠支持。 前景:能源气象服务正从“天气预报”向“能源决策支撑”转变,成为新能源高比例接入的重要基础设施。随着水风光储多能互补体系加速形成,电力系统对气象信息的需求将从单一场站扩展至区域协同和全网优化。未来,通过加密观测网络、优化模型及深化行业数据融合,气象服务能力将实现从灾害预警到风险管理、从单点预报到系统评估、从短期出力到长期气候资源研判的全面提升。尤其在极端天气增多、能源保供压力与绿色转型并行的背景下,建立覆盖全场景、全尺度的能源气象服务体系,将为新能源稳定并网、提升消纳能力和保障电力安全提供坚实支撑。

能源转型离不开科技创新;从虚拟测风塔到一体化能源气象服务体系,我国正通过技术手段和管理优化为新能源发展保驾护航。随着气象服务体系健全和技术水平持续提升,新能源将从“靠天吃饭”逐步转向“精准预测、科学调度”,为实现碳达峰、碳中和目标贡献更大力量。