气象服务赋能新能源发电 超算算法助力风光资源精准预测

问题:新能源比重提升后,电力系统面临更突出的“波动性”挑战。

风电、光伏发电受风速、云量、辐射等气象条件影响显著,短时骤变会放大电网调度难度,也可能带来弃风弃光、备用成本上升等问题。

与此同时,极端天气在部分地区呈多发态势,强对流、冰冻、沙尘、高温等对场站安全与输电通道稳定构成叠加风险。

如何把不确定的“天”变得更可预见,是新能源高质量发展的关键环节之一。

原因:一方面,新能源资源具有空间差异大、时间变化快的特征,既需要分钟级到小时级的短临预报,也需要月季年尺度的气候评估,为规划选址、容量配置与交易策略提供依据;另一方面,传统观测与评估手段在部分复杂地形和偏远区域存在成本高、周期长、代表性不足等短板,难以满足快速开发与精细运维的需要。

再加上新能源场站数量快速增长、并网规模扩大,单一预报产品已难覆盖“规划—建设—运行—交易—防灾”全链条需求,促使气象与能源行业加快数据、模型与业务流程的深度融合。

影响:面向新能源的新型电力系统建设,气象服务的价值正在从“辅助信息”转向“关键能力”。

更准确的资源评估有助于提高选址科学性,减少盲目投资与重复建设;更稳定的发电功率预测可提升调度精度,降低系统备用与平衡成本,促进电力市场平稳运行;更及时的灾害预警与风险评估可提前部署防雷、防冰、防大风等措施,降低设备损毁与停机损失,守住能源安全底线。

数据显示,相关服务供给正在扩围提质:2025年各地气象部门已为2000余个新能源场站提供发电预测服务,并向更多场站提供防雷预警等保障;水电等领域的气象服务也在同步加强,体现出多能互补背景下气象支撑的综合性需求。

对策:针对上述痛点,《关于推进能源气象服务体系建设的指导意见》明确了时间表与路线图:到2027年,基本建立覆盖能源规划选址及供应保障、资源监测预报、防灾减灾、气候生态效应评估、电力市场交易等全场景的一体化能源气象服务体系,实现从短临到月季年尺度的无缝衔接;到2030年,水风光储等气象服务关键技术达到国际先进水平,高质效气象服务助力实现“碳达峰”阶段目标。

业内人士指出,在气候变化背景下,新型电力系统对气候资源评估、极端天气监测预警的依赖更强,下一步关键在于推动气象数据与能源、电力业务场景深度融合,在能源调度、电场运维等环节形成可复制的应用模式,进一步实现降本增效与风险可控。

技术落地方面,甘肃张掖的“虚拟测风塔”应用提供了观察窗口。

风电高效利用始于精准测风。

传统实体测风塔在建设成本、施工周期、地形限制等方面存在现实约束,且在复杂地形条件下可能出现观测代表性不足等问题。

虚拟测风塔通过激光雷达测风等方式,不依赖实体塔架即可获取高空风场信息,部署周期明显缩短,数据连续性与稳定性提升,数据获取率超过99%,可为风电场选址评估和运行优化提供更精细的支撑。

其原理是由设备向空中发射激光,利用大气气溶胶对激光的散射回波,并根据回波频率变化反演不同高度的风速、风向,实现对40米至350米高度范围内多层风场的连续监测,可设置更密集的层高点位,弥补传统单点或少层观测的不足。

对风机叶轮扫掠高度附近的风况刻画更细,有助于提升功率预测与机组运行策略的针对性。

前景:随着超算支撑能力增强、算法模型持续迭代,以及观测网络向多源融合发展,能源气象服务将从“提供预报产品”走向“嵌入行业决策”。

下一阶段,预计将出现三方面趋势:其一,服务内容从单一预测向“评估—预测—预警—处置建议—复盘评价”闭环延伸,强化可操作性;其二,服务对象从场站端延伸至电网调度、交易与综合能源管理,推动源网荷储协同优化;其三,风险治理更前置,围绕极端天气常态化开展情景化推演与预案联动,提高系统韧性。

通过建立标准化的数据接口、统一的评估指标体系和跨部门协同机制,能源与气象的融合有望在保障安全、提升效率、促进消纳等方面形成更显著的综合效益。

从戈壁捕风到云端算雨,气象科技与能源革命的深度融合,既是对自然规律的精准把握,更是人类智慧与可持续发展理念的共鸣。

当每一缕风、每一束光都被赋予数字化坐标,中国在绿色转型道路上的步伐将更加稳健而有力。

这场跨越学科疆界的协同创新,不仅关乎能源安全,更映照着人与自然和谐共生的未来图景。