拯救“垃圾电”——气象预报助力新能源发展
时间：2025-03-24 关键词： 点击量：105
气象科技成果转化优秀气象科普文章三等奖
新能源时代，风电、光伏要靠“天”吃饭，让新能源顺利地并入电网，相关气象要素的预报预测是重中之重。
为应对日益加剧的温室效应和环境污染，风电及光伏作为清洁、无公害的可再生能源，存在巨大的温室气体减排潜力，得到了政府的大力支持。《2023年能源技术展望》断言：“能源世界正处于一个新的工业时代——清洁能源技术制造时代”。但是，电力部门却对这风电和光伏的并网有较大的抵触心理，并将其称为“垃圾电”。事实上，对新能源的质疑在世界范围内都屡见不鲜，法国、德国、波兰等注重环保的西方国家甚至考虑放弃“碳中和”，重启煤电。为何新能源会备受质疑？我们要从电网运营出发来寻找这个问题的答案。电力部门会提前预测用电量，以进行合理的发电、输电及储能安排。在传统的火电时代，电力输出是定量、匀速且稳定受控的，但风力、光伏发电却有着随机性和间歇性等问题。什么是间歇性？风力发电，是由自然风吹动风机的叶片，再通过风力发电机将动能转化为电能。但是，“爱意随风起，风止意难平”，风时起时停，导致了风力发电输出的电能具有间歇性的特点。什么是随机性？光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能转化为电能。“望天上云卷云舒”，云时卷时舒，地面接收到的阳光也时强时弱，导致了光伏发电输出的电能具有随机性的特点。此外，在我国新能源还存在资源和用电负荷不匹配的现象。风光资源主要集中在我国的西北部，而用电量大的地区主要集中在东部沿海地区。新能源需要从西北富集区跋山涉水输送到东部的用电大户。这几个问题像“三座大山”，严重阻碍了新能源的发展，也是“垃圾电”这一绰号的由来。虽然新能源的发展存在很多问题，但为了更美好的家园，我们仍然要打破困境，拯救“垃圾电”。与传统能源不同，风电、光伏要靠“天”吃饭，而新能源运营商需要依据气象预报所得的未来百米级分辨率的风速及太阳辐照度，向电网调度机构提供风光发电量预报结果，促进新能源融入电力系统，以实现电力供需平衡，变废为宝。
然而，相比于常规气象预报，风电和光伏发电要求更高时空分辨率的数值预报产品。同时，国内相关预报工作起步较晚，与丹麦、西班牙等国外的预报水平仍有一定差距。为了解决这一问题，中国气象局联合北京城市气象研究院，借鉴“智慧冬奥”中“百米级、分钟级”的成功预报经验，基于更高分辨率的地形高程数据，采用数值模式模拟，运用人工智能和大数据技术，改进了风速及太阳辐照度预报，并发布了两代风光数值预报产品。现如今，我国第二代风光数值预报产品已达国际先进水平，助力电力部门对“垃圾电”说不。随着气象科技的进步，在不久的将来，我们可以更准确、更精细地预测风电和光伏的发电量，从而为“双碳”背景下新能源的发展保驾护航，也为共建美好家园贡献一份力量。
作者：
许智棋 北京城市气象研究院
