氣象服務為能源高質(zhì)量發(fā)展保駕護航

聶娜 王亞玲

國家電投集團貴州金元股份有限公司象鼻嶺水力發(fā)電總廠是貴州首個水光互補電站，廠長陶國每天至少要看三次天氣預報，既盼雨又盼光，最好是晚上下雨白天大太陽，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)光伏電站的項目經(jīng)理王俊就喜歡艷陽天，光照強，電站多發(fā)電——氣象和能源的關系已經(jīng)越來越密切。

天氣氣候，歷來是影響能源消費、清潔能源產(chǎn)出效率以及能源儲運的重要因素。人們熟知的氣象預報、極端天氣預警，對保障迎峰度夏、度冬等關鍵時期的能源安全起到了重要作用，在能源基礎設施運行風險防范上，離不開氣候變化監(jiān)測評估預測預警;人們不熟悉的風、光可再生能源監(jiān)測評估和氣象衛(wèi)星發(fā)展及應用等等，支撐和助力了能源低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。開發(fā)新能源，需要更加精細化的風能、太陽能資源調(diào)查。

“沒錯！目前我們干的，就是氣象保障能源這件事！” 2022年4月下旬，正在瀏覽當日貴州能源保供氣象專題預報的貴州風云氣象技術有限公司（以下簡稱“風云氣象”）總經(jīng)理劉銘說。

把脈“風光” 精準服務

“數(shù)據(jù)質(zhì)量把控是風資源精準評估的前提，通過對風電場測風塔一年以來原始觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)風速偏小，達不到預期的風資源開發(fā)要求。”4月下旬的一個早晨，風云氣象氣候資源開發(fā)部工程師朱軍在電腦前再三對數(shù)據(jù)進行逐一排查對比，利用團隊前期研發(fā)的測風塔數(shù)據(jù)質(zhì)量控制算法和軟件平臺，精準識別出測風塔原始觀測數(shù)據(jù)中的諸多無效數(shù)據(jù)，這便是上述統(tǒng)計風速偏小的緣故，最后優(yōu)選周圍相關性最佳的國家氣象站數(shù)據(jù)進行插補訂正處理后，風速達到開發(fā)條件。

“測風塔原始觀測數(shù)據(jù)量大，處理工序繁多，但我們樂此不疲，始終嚴守數(shù)據(jù)源及其可靠性這第一道關卡，一如既往地為風資源精準評估提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支撐。目前我們已完成近200項風電場風資源評估項目，大部分已經(jīng)開發(fā)運營。”朱軍說，氣象條件對風能、太陽能等新能源項目的影響較大。隨著氣象條件變化，加之地形影響，風電、太陽能發(fā)電存在較大波動性、隨機性。因此，新能源發(fā)電場站選址地蘊藏資源的數(shù)值大小，需要更加精細、精準的評估。

“很多風電開發(fā)企業(yè)在選址時，采用的評估數(shù)據(jù)多為計算機模擬的再分析數(shù)據(jù)，空間精度較低，在貴州這種復雜的喀斯特山區(qū)不太適合。”朱軍說，對貴州這種復雜地形區(qū)風力發(fā)電場區(qū)的選址而言，需要在前期開展深入的風資源評估，以符合開發(fā)要求，才能布局建設，保證開發(fā)運營效益。

如何做到精準的預測評估？“靠的是精細數(shù)據(jù)。”朱軍說，“精細數(shù)據(jù)則源于我們的科技支撐。”

據(jù)了解，風云氣象擁有規(guī)范可靠的海量氣象觀測數(shù)據(jù)，嚴格對觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進行處理把控，保證數(shù)據(jù)的真實性和科學性。

“我們通過采用風電場測風塔觀測數(shù)據(jù)，對初選的風電場風速和風功率密度進行評估，在此基礎上，利用周圍氣象站數(shù)據(jù)對風電場風資源進行長年代評估，獲取擬建風電場長期的風資源情況，為企業(yè)開發(fā)風電項目的效益評估提供依據(jù)。”

“同時，利用流體力學數(shù)值模擬技術，對風電場風速和風功率進行精細化模擬，獲取場區(qū)風資源精細化的空間分布，為企業(yè)開展風機布局選擇提供依據(jù)。”

“由于凝凍覆冰及雷暴對風機影響大，因此，我們還會對擬選風電場進行高影響天氣分析，例如對場區(qū)進行10年一遇、50年一遇的覆冰厚度及雷暴風險等進行評估，為風電場安全生產(chǎn)建設提供扎實依據(jù)。”

“經(jīng)過長期的研究與實踐，我們的專家團隊已形成一套成熟的風資源評估技術，并發(fā)布了1項地方標準。”朱軍說，“在此基礎上，我們正在研發(fā)風資源精細化評估技術，并加大氣象保障工作力度，希望能從風電場初期選址的氣候可行性論證，到中期的風資源評估，再到后期的開發(fā)建設運營，提供全鏈條的專業(yè)氣象服務。”

“一句話總結(jié)，我們致力于當好風電開發(fā)企業(yè)的氣象參謀。”朱軍笑著說。

和朱軍負責的項目出現(xiàn)的“小插曲”不同，張波手上的項目可謂順利通關。“我的項目評估結(jié)果令人滿意，馬上就能出報告了。”

張波是風云氣象氣候可行性論證部高級工程師，畢業(yè)于南京信息工程大學應用氣象專業(yè)，“自己學的專業(yè)方向偏農(nóng)業(yè)，從沒想到還和新能源掛上了鉤。”張波笑著說，他最早接觸光伏發(fā)電的太陽能評估工作是2015年，“當時很懵，完全搞不清楚狀況。”

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

“太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風能、水能、海洋能等都來自太陽能。太陽能的開發(fā)利用是積極應對氣候變化，改善能源結(jié)構(gòu)的重要途徑。”

“開展太陽能資源評估，是做好太陽能資源開發(fā)利用的基礎和關鍵。”

“目前我正在做的，是貴州省黔西南布依族苗族自治州冊亨縣百口鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)光伏電站這一項目的太陽能資源評估工作。”張波說，太陽輻射可通過直接觀測、氣候?qū)W推算、衛(wèi)星遙感反演等方法計算得到。對于有太陽輻射觀測的地區(qū)，直接以觀測結(jié)果為準;無太陽輻射觀測的地區(qū)，結(jié)合附近的太陽輻射觀測站，通過經(jīng)驗公式等方法計算得到太陽總輻射量。

“通過我們的精密計算，該項目建設區(qū)域的太陽能資源豐富且穩(wěn)定，可開展光伏發(fā)電開發(fā)利用。”

張波說完，一直在他旁邊安靜坐著的大學學弟李浪這才打開了話匣子。

李浪是風云氣象技術團隊里年齡最小的一員，冊亨縣百口鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)光伏電站的太陽能資源評估是他作為助理工程師在公司參與的第一個項目。

“之前我一直從事氣候預測的科研工作，這次是我首次將研究‘數(shù)字落地，落點在經(jīng)濟效益上，”李浪說，“現(xiàn)在自己多了一個新身份，也是一名‘追光者了。”

氣象遙感保安全

在風云氣象，衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用部的高級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，就一直從事衛(wèi)星遙感應用工作。遙感借助輻射測量技術，通過科學算法反演出能夠準確反映大氣、陸地和海洋狀態(tài)的各種物理和生態(tài)參量，遙感技術應用在天氣氣候、大氣監(jiān)測、災害監(jiān)測等方面，就稱為氣象遙感。”剛一見面，田鵬舉就給記者科普了他的工作。

衛(wèi)星遙感應用怎么和能源聯(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，才能順利完成太陽能資源評估工作。”

田鵬舉進一步解釋，他們采用國家衛(wèi)星氣象中心地面入射太陽輻射產(chǎn)品業(yè)務反演算法，經(jīng)過對多年逐小時太陽輻射數(shù)據(jù)的計算處理，運用GIS技術提取出項目所在地的太陽輻射數(shù)據(jù)，得到項目區(qū)域的年平均、季平均、月平均太陽總輻射量。

“保障能源安全，我們也有新招。”田鵬舉繼續(xù)舉例，“關乎萬家燈火，架設在高山峻嶺的輸電線路就怕火。在林火監(jiān)測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)濟效益低等特點。而衛(wèi)星遙感技術具備探測周期短、覆蓋范圍廣、資料時間長等優(yōu)勢，通過衛(wèi)星遙感技術精準定位火點，可以及時做到早發(fā)現(xiàn)早撲滅，是保障輸電線路安全的有效手段。”

隨著遙感技術發(fā)展，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)日益豐富，火點監(jiān)測中多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的應用成為大趨勢。田鵬舉介紹，通過多年建設，公司衛(wèi)星遙感應用團隊綜合運用中低分辨率的靜止衛(wèi)星（FY4A、葵花8號）和極軌衛(wèi)星（FY3C、FY3D），可快速實現(xiàn)對晴空區(qū)地表發(fā)生的秸稈燃燒、森林火災的動態(tài)監(jiān)測，為地方政府及時組織滅火、電網(wǎng)部門的電力調(diào)度等提供決策服務。

“另外，我們還在礦山生態(tài)修復治理中發(fā)揮著重要的監(jiān)測作用。”田鵬舉說。“為科學推進國土空間生態(tài)修復，結(jié)合礦山生態(tài)修復實際需求，我們依托高分辨率遙感數(shù)據(jù)精度優(yōu)勢，提出了基于遙感技術的礦山生態(tài)修復監(jiān)測方法，采用人機交互解譯、面向?qū)ο笮畔⑻崛〉冗b感技術，將高分影像應用在礦山生態(tài)修復治理監(jiān)測中，目前已對貴州省300多個礦山的生態(tài)修復狀況進行了監(jiān)測，礦山是否繼續(xù)開采或修復效果如何，通過高分影像上的特征一目了然。”

為貴州能源貢獻氣象力量

隨著技術進步和觀念更新，氣象部門已深度參與到能源領域，為能源生產(chǎn)、運輸、管理等提供了極具針對性的服務保障，成為能源調(diào)度決策的重要依據(jù)和生產(chǎn)要素之一。

“貴州是全國重要能源基地，也是氣象條件最復雜的省份之一。” 劉銘說，“在貴州能源高質(zhì)量發(fā)展新征程上，氣象服務保障是不可或缺的重要一環(huán)。”通過發(fā)揮氣象優(yōu)勢，集合優(yōu)勢算力和精英團隊，氣象服務為貴州著力構(gòu)建水火互濟、多能互補、綠色低碳、安全高效的能源體系保駕護航。

劉銘介紹，風云氣象是貴州省氣象主管部門唯一授權(quán)開展氣候資源評估、氣象災害風險評估、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應用推廣和新能源氣象保障（風，光發(fā)電功率預測）業(yè)務的國有平臺公司。公司以貴州省行政區(qū)域內(nèi)的公共氣象服務、專業(yè)氣象服務及氣象技術服務為主業(yè)，服務對象涵蓋能源、電力、水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等行業(yè)，是貴州省防災減災，安全生產(chǎn)保駕護航的重要平臺。

據(jù)了解，該公司具備獨有的數(shù)據(jù)（氣象、衛(wèi)星）優(yōu)勢、人才優(yōu)勢和技術優(yōu)勢，擁有包含大氣科學、應用氣象、生態(tài)學、3S技術、大氣探測等眾多專業(yè)學科的龐大技術團隊，其中包含正研級高級職稱、專業(yè)知名專家、學術帶頭人等。

目前，風云氣象技術團隊前期已完成氣候可行性論證、風能及太陽能氣候資源評估、氣候品牌打造等300余項項目，包括貴州冊亨八渡激西山風電場、平塘大塘風電場、余慶關興獅子山風電場的風資源評估及關嶺光照水電站崗烏農(nóng)業(yè)光伏電站、福泉道坪農(nóng)業(yè)光伏電站的太陽能資源評估等。

“圍繞新國發(fā)2號文件‘提升能源安全保障能力總要求，我們將發(fā)揮好氣象防災減災第一道防線作用，進一步做好氣候變化監(jiān)測評估預測預警，在此基礎上，推進更加精細化的風能、太陽能資源調(diào)查，根據(jù)能源保障服務需求提供更加專業(yè)化、定制化的服務產(chǎn)品，為貴州能源貢獻氣象力量。” 劉銘說。