氣象服務(wù)為能源高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航

聶娜 王亞玲

國(guó)家電投集團(tuán)貴州金元股份有限公司象鼻嶺水力發(fā)電總廠是貴州首個(gè)水光互補(bǔ)電站，廠長(zhǎng)陶國(guó)每天至少要看三次天氣預(yù)報(bào)，既盼雨又盼光，最好是晚上下雨白天大太陽(yáng)，水電、光伏兩不誤;大唐貴州發(fā)電有限公司新能源分公司鎮(zhèn)寧丁旗農(nóng)業(yè)光伏電站的項(xiàng)目經(jīng)理王俊就喜歡艷陽(yáng)天，光照強(qiáng)，電站多發(fā)電——?dú)庀蠛湍茉吹年P(guān)系已經(jīng)越來(lái)越密切。

天氣氣候，歷來(lái)是影響能源消費(fèi)、清潔能源產(chǎn)出效率以及能源儲(chǔ)運(yùn)的重要因素。人們熟知的氣象預(yù)報(bào)、極端天氣預(yù)警，對(duì)保障迎峰度夏、度冬等關(guān)鍵時(shí)期的能源安全起到了重要作用，在能源基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)防范上，離不開(kāi)氣候變化監(jiān)測(cè)評(píng)估預(yù)測(cè)預(yù)警;人們不熟悉的風(fēng)、光可再生能源監(jiān)測(cè)評(píng)估和氣象衛(wèi)星發(fā)展及應(yīng)用等等，支撐和助力了能源低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。開(kāi)發(fā)新能源，需要更加精細(xì)化的風(fēng)能、太陽(yáng)能資源調(diào)查。

“沒(méi)錯(cuò)！目前我們干的，就是氣象保障能源這件事！” 2022年4月下旬，正在瀏覽當(dāng)日貴州能源保供氣象專題預(yù)報(bào)的貴州風(fēng)云氣象技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“風(fēng)云氣象”）總經(jīng)理劉銘說(shuō)。

把脈“風(fēng)光” 精準(zhǔn)服務(wù)

“數(shù)據(jù)質(zhì)量把控是風(fēng)資源精準(zhǔn)評(píng)估的前提，通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔一年以來(lái)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)速偏小，達(dá)不到預(yù)期的風(fēng)資源開(kāi)發(fā)要求?！?月下旬的一個(gè)早晨，風(fēng)云氣象氣候資源開(kāi)發(fā)部工程師朱軍在電腦前再三對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一排查對(duì)比，利用團(tuán)隊(duì)前期研發(fā)的測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)質(zhì)量控制算法和軟件平臺(tái)，精準(zhǔn)識(shí)別出測(cè)風(fēng)塔原始觀測(cè)數(shù)據(jù)中的諸多無(wú)效數(shù)據(jù)，這便是上述統(tǒng)計(jì)風(fēng)速偏小的緣故，最后優(yōu)選周圍相關(guān)性最佳的國(guó)家氣象站數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)訂正處理后，風(fēng)速達(dá)到開(kāi)發(fā)條件。

“測(cè)風(fēng)塔原始觀測(cè)數(shù)據(jù)量大，處理工序繁多，但我們樂(lè)此不疲，始終嚴(yán)守?cái)?shù)據(jù)源及其可靠性這第一道關(guān)卡，一如既往地為風(fēng)資源精準(zhǔn)評(píng)估提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支撐。目前我們已完成近200項(xiàng)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源評(píng)估項(xiàng)目，大部分已經(jīng)開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)?！敝燔娬f(shuō)，氣象條件對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源項(xiàng)目的影響較大。隨著氣象條件變化，加之地形影響，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電存在較大波動(dòng)性、隨機(jī)性。因此，新能源發(fā)電場(chǎng)站選址地蘊(yùn)藏資源的數(shù)值大小，需要更加精細(xì)、精準(zhǔn)的評(píng)估。

“很多風(fēng)電開(kāi)發(fā)企業(yè)在選址時(shí)，采用的評(píng)估數(shù)據(jù)多為計(jì)算機(jī)模擬的再分析數(shù)據(jù)，空間精度較低，在貴州這種復(fù)雜的喀斯特山區(qū)不太適合?！敝燔娬f(shuō)，對(duì)貴州這種復(fù)雜地形區(qū)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)區(qū)的選址而言，需要在前期開(kāi)展深入的風(fēng)資源評(píng)估，以符合開(kāi)發(fā)要求，才能布局建設(shè)，保證開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)效益。

如何做到精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)評(píng)估？“靠的是精細(xì)數(shù)據(jù)?！敝燔娬f(shuō)，“精細(xì)數(shù)據(jù)則源于我們的科技支撐?！?/p>

據(jù)了解，風(fēng)云氣象擁有規(guī)范可靠的海量氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，嚴(yán)格對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行處理把控，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和科學(xué)性。

“我們通過(guò)采用風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)初選的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速和風(fēng)功率密度進(jìn)行評(píng)估，在此基礎(chǔ)上，利用周圍氣象站數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源進(jìn)行長(zhǎng)年代評(píng)估，獲取擬建風(fēng)電場(chǎng)長(zhǎng)期的風(fēng)資源情況，為企業(yè)開(kāi)發(fā)風(fēng)電項(xiàng)目的效益評(píng)估提供依據(jù)?！?/p>

“同時(shí)，利用流體力學(xué)數(shù)值模擬技術(shù)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速和風(fēng)功率進(jìn)行精細(xì)化模擬，獲取場(chǎng)區(qū)風(fēng)資源精細(xì)化的空間分布，為企業(yè)開(kāi)展風(fēng)機(jī)布局選擇提供依據(jù)。”

“由于凝凍覆冰及雷暴對(duì)風(fēng)機(jī)影響大，因此，我們還會(huì)對(duì)擬選風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行高影響天氣分析，例如對(duì)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行10年一遇、50年一遇的覆冰厚度及雷暴風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行評(píng)估，為風(fēng)電場(chǎng)安全生產(chǎn)建設(shè)提供扎實(shí)依據(jù)?！?/p>

“經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究與實(shí)踐，我們的專家團(tuán)隊(duì)已形成一套成熟的風(fēng)資源評(píng)估技術(shù)，并發(fā)布了1項(xiàng)地方標(biāo)準(zhǔn)。”朱軍說(shuō)，“在此基礎(chǔ)上，我們正在研發(fā)風(fēng)資源精細(xì)化評(píng)估技術(shù)，并加大氣象保障工作力度，希望能從風(fēng)電場(chǎng)初期選址的氣候可行性論證，到中期的風(fēng)資源評(píng)估，再到后期的開(kāi)發(fā)建設(shè)運(yùn)營(yíng)，提供全鏈條的專業(yè)氣象服務(wù)?！?/p>

“一句話總結(jié)，我們致力于當(dāng)好風(fēng)電開(kāi)發(fā)企業(yè)的氣象參謀?！敝燔娦χf(shuō)。

和朱軍負(fù)責(zé)的項(xiàng)目出現(xiàn)的“小插曲”不同，張波手上的項(xiàng)目可謂順利通關(guān)。“我的項(xiàng)目評(píng)估結(jié)果令人滿意，馬上就能出報(bào)告了?！?/p>

張波是風(fēng)云氣象氣候可行性論證部高級(jí)工程師，畢業(yè)于南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象專業(yè)，“自己學(xué)的專業(yè)方向偏農(nóng)業(yè)，從沒(méi)想到還和新能源掛上了鉤?！睆埐ㄐχf(shuō)，他最早接觸光伏發(fā)電的太陽(yáng)能評(píng)估工作是2015年，“當(dāng)時(shí)很懵，完全搞不清楚狀況。”

經(jīng)過(guò)7年的磨礪，張波已是太陽(yáng)能評(píng)估方面的行家里手，談起自己的工作頭頭是道。

“太陽(yáng)能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能、海洋能等都來(lái)自太陽(yáng)能。太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用是積極應(yīng)對(duì)氣候變化，改善能源結(jié)構(gòu)的重要途徑?！?/p>

“開(kāi)展太陽(yáng)能資源評(píng)估，是做好太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)利用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。”

“目前我正在做的，是貴州省黔西南布依族苗族自治州冊(cè)亨縣百口鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)光伏電站這一項(xiàng)目的太陽(yáng)能資源評(píng)估工作。”張波說(shuō)，太陽(yáng)輻射可通過(guò)直接觀測(cè)、氣候?qū)W推算、衛(wèi)星遙感反演等方法計(jì)算得到。對(duì)于有太陽(yáng)輻射觀測(cè)的地區(qū)，直接以觀測(cè)結(jié)果為準(zhǔn);無(wú)太陽(yáng)輻射觀測(cè)的地區(qū)，結(jié)合附近的太陽(yáng)輻射觀測(cè)站，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式等方法計(jì)算得到太陽(yáng)總輻射量。

“通過(guò)我們的精密計(jì)算，該項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域的太陽(yáng)能資源豐富且穩(wěn)定，可開(kāi)展光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)利用?！?/p>

張波說(shuō)完，一直在他旁邊安靜坐著的大學(xué)學(xué)弟李浪這才打開(kāi)了話匣子。

李浪是風(fēng)云氣象技術(shù)團(tuán)隊(duì)里年齡最小的一員，冊(cè)亨縣百口鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)光伏電站的太陽(yáng)能資源評(píng)估是他作為助理工程師在公司參與的第一個(gè)項(xiàng)目。

“之前我一直從事氣候預(yù)測(cè)的科研工作，這次是我首次將研究‘?dāng)?shù)字落地，落點(diǎn)在經(jīng)濟(jì)效益上，”李浪說(shuō)，“現(xiàn)在自己多了一個(gè)新身份，也是一名‘追光者了。”

氣象遙感保安全

在風(fēng)云氣象，衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用部的高級(jí)工程師田鵬舉就是一塊處處都需要的“磚”，不是往這兒搬就是往那兒搬。

“我從2003年參加工作以來(lái)，就一直從事衛(wèi)星遙感應(yīng)用工作。遙感借助輻射測(cè)量技術(shù)，通過(guò)科學(xué)算法反演出能夠準(zhǔn)確反映大氣、陸地和海洋狀態(tài)的各種物理和生態(tài)參量，遙感技術(shù)應(yīng)用在天氣氣候、大氣監(jiān)測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等方面，就稱為氣象遙感。”剛一見(jiàn)面，田鵬舉就給記者科普了他的工作。

衛(wèi)星遙感應(yīng)用怎么和能源聯(lián)系在一起的？

田鵬舉耐心給記者舉起了例子，“就拿張波的項(xiàng)目而言，得益于衛(wèi)星遙感反演等方法的協(xié)助，才能順利完成太陽(yáng)能資源評(píng)估工作?！?/p>

田鵬舉進(jìn)一步解釋，他們采用國(guó)家衛(wèi)星氣象中心地面入射太陽(yáng)輻射產(chǎn)品業(yè)務(wù)反演算法，經(jīng)過(guò)對(duì)多年逐小時(shí)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，運(yùn)用GIS技術(shù)提取出項(xiàng)目所在地的太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)，得到項(xiàng)目區(qū)域的年平均、季平均、月平均太陽(yáng)總輻射量。

“保障能源安全，我們也有新招。”田鵬舉繼續(xù)舉例，“關(guān)乎萬(wàn)家燈火，架設(shè)在高山峻嶺的輸電線路就怕火。在林火監(jiān)測(cè)中采用人工巡視和航空巡視等傳統(tǒng)方法，存在空間范圍小、經(jīng)濟(jì)效益低等特點(diǎn)。而衛(wèi)星遙感技術(shù)具備探測(cè)周期短、覆蓋范圍廣、資料時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)精準(zhǔn)定位火點(diǎn)，可以及時(shí)做到早發(fā)現(xiàn)早撲滅，是保障輸電線路安全的有效手段。”

隨著遙感技術(shù)發(fā)展，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)日益豐富，火點(diǎn)監(jiān)測(cè)中多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用成為大趨勢(shì)。田鵬舉介紹，通過(guò)多年建設(shè)，公司衛(wèi)星遙感應(yīng)用團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用中低分辨率的靜止衛(wèi)星（FY4A、葵花8號(hào)）和極軌衛(wèi)星（FY3C、FY3D），可快速實(shí)現(xiàn)對(duì)晴空區(qū)地表發(fā)生的秸稈燃燒、森林火災(zāi)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為地方政府及時(shí)組織滅火、電網(wǎng)部門的電力調(diào)度等提供決策服務(wù)。

“另外，我們還在礦山生態(tài)修復(fù)治理中發(fā)揮著重要的監(jiān)測(cè)作用。”田鵬舉說(shuō)?！盀榭茖W(xué)推進(jìn)國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)，結(jié)合礦山生態(tài)修復(fù)實(shí)際需求，我們依托高分辨率遙感數(shù)據(jù)精度優(yōu)勢(shì)，提出了基于遙感技術(shù)的礦山生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)方法，采用人機(jī)交互解譯、面向?qū)ο笮畔⑻崛〉冗b感技術(shù)，將高分影像應(yīng)用在礦山生態(tài)修復(fù)治理監(jiān)測(cè)中，目前已對(duì)貴州省300多個(gè)礦山的生態(tài)修復(fù)狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，礦山是否繼續(xù)開(kāi)采或修復(fù)效果如何，通過(guò)高分影像上的特征一目了然。”

為貴州能源貢獻(xiàn)氣象力量

隨著技術(shù)進(jìn)步和觀念更新，氣象部門已深度參與到能源領(lǐng)域，為能源生產(chǎn)、運(yùn)輸、管理等提供了極具針對(duì)性的服務(wù)保障，成為能源調(diào)度決策的重要依據(jù)和生產(chǎn)要素之一。

“貴州是全國(guó)重要能源基地，也是氣象條件最復(fù)雜的省份之一?！?劉銘說(shuō)，“在貴州能源高質(zhì)量發(fā)展新征程上，氣象服務(wù)保障是不可或缺的重要一環(huán)?！蓖ㄟ^(guò)發(fā)揮氣象優(yōu)勢(shì)，集合優(yōu)勢(shì)算力和精英團(tuán)隊(duì)，氣象服務(wù)為貴州著力構(gòu)建水火互濟(jì)、多能互補(bǔ)、綠色低碳、安全高效的能源體系保駕護(hù)航。

劉銘介紹，風(fēng)云氣象是貴州省氣象主管部門唯一授權(quán)開(kāi)展氣候資源評(píng)估、氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用推廣和新能源氣象保障（風(fēng)，光發(fā)電功率預(yù)測(cè)）業(yè)務(wù)的國(guó)有平臺(tái)公司。公司以貴州省行政區(qū)域內(nèi)的公共氣象服務(wù)、專業(yè)氣象服務(wù)及氣象技術(shù)服務(wù)為主業(yè)，服務(wù)對(duì)象涵蓋能源、電力、水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等行業(yè)，是貴州省防災(zāi)減災(zāi)，安全生產(chǎn)保駕護(hù)航的重要平臺(tái)。

據(jù)了解，該公司具備獨(dú)有的數(shù)據(jù)（氣象、衛(wèi)星）優(yōu)勢(shì)、人才優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，擁有包含大氣科學(xué)、應(yīng)用氣象、生態(tài)學(xué)、3S技術(shù)、大氣探測(cè)等眾多專業(yè)學(xué)科的龐大技術(shù)團(tuán)隊(duì)，其中包含正研級(jí)高級(jí)職稱、專業(yè)知名專家、學(xué)術(shù)帶頭人等。

目前，風(fēng)云氣象技術(shù)團(tuán)隊(duì)前期已完成氣候可行性論證、風(fēng)能及太陽(yáng)能氣候資源評(píng)估、氣候品牌打造等300余項(xiàng)項(xiàng)目，包括貴州冊(cè)亨八渡激西山風(fēng)電場(chǎng)、平塘大塘風(fēng)電場(chǎng)、余慶關(guān)興獅子山風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)資源評(píng)估及關(guān)嶺光照水電站崗烏農(nóng)業(yè)光伏電站、福泉道坪農(nóng)業(yè)光伏電站的太陽(yáng)能資源評(píng)估等。

“圍繞新國(guó)發(fā)2號(hào)文件‘提升能源安全保障能力總要求，我們將發(fā)揮好氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線作用，進(jìn)一步做好氣候變化監(jiān)測(cè)評(píng)估預(yù)測(cè)預(yù)警，在此基礎(chǔ)上，推進(jìn)更加精細(xì)化的風(fēng)能、太陽(yáng)能資源調(diào)查，根據(jù)能源保障服務(wù)需求提供更加專業(yè)化、定制化的服務(wù)產(chǎn)品，為貴州能源貢獻(xiàn)氣象力量?！?劉銘說(shuō)。