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为绿色低碳发展注入气象智慧
——气象服务赋能湖北能源“产送消”全链条纪实

发布时间:2022年09月22日 来源:光明日报客户端

在刚刚结束的6月至8月,一场影响范围广、持续时间长、极端性强的高温天气席卷整个湖北,超过35℃的高温日数达38.6天,湖北省电网负荷屡创新高。在严峻的迎峰度夏电力保供挑战面前,全省未出现一次拉闸限电,保证了城市运行、生产发展、居民生活的基础用电需求。

湖北省电力供应靠什么顶住了高温热浪的攻势?靠的是气象部门聚焦风光水资源高效利用和能源安全稳定供应大力发展能源气象服务的有力加持,是精细化气象服务融入能源生产、输送、消纳全链条、全周期的有益探索,更是气象部门与能源企业深化全产业链、伴随式、定制化气象服务合作成效的生动体现。

追风捕光 气象资源变能源

能源是发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础。对于能源消费大省湖北来说,既面临“缺煤、少油、乏气”能源供给支撑的紧张现状,又扛着能源需求刚性增长和“双碳”目标下能源结构优化升级的双重压力,这对深入掌握本省可开发利用的能源资源并精准有效利用提出了新要求。

一直以来,湖北省澳门大阳城娱乐登录持续为火力发电等提供气候可行性论证,特别是抓住长江流域水能资源丰富的特点,充分发挥长江流域气象中心职能作用,为长江干流6座梯级电站和支流79座水电站开展流域智能网格预报、致洪降水风险预估等服务,助力长江流域水电能源利用效率评估和精准调度调配。此外,省澳门大阳城娱乐登录开展了气候变化对长江流域水资源、电力能源供需结构及温室气体减排的影响预估研究,并开展了未来百年气候变化对三峡水库防洪、供水和发电等效益影响的综合评估,为流域水资源规划和国家能源结构转型发展提供了科学依据。

图为湖北省恩施土家族苗族自治州利川市风力发电场 张震摄影

党的十八大以来,绿色发展理念深入人心,发展低碳绿色能源成为湖北省委、省政府推动实现“双碳”目标的重要举措。湖北风光资源是否有发展潜力?风光可开发量能否支撑能源替代?风光资源空间分布及优先开发策略是什么?如何服务能源保供?回答这一系列问题,亟待有一支专业团队。

2010年,湖北省气象能源技术开发中心经省编办批复成立,开展风能太阳能资源监测、评估、预报等创新工作,能源气象服务专业化水平迈上了一个新台阶。2013年,省澳门大阳城娱乐登录成立能源气象服务业务创新团队,紧紧围绕本省大力发展风光水清洁能源电能的战略规划,致力于研发风电场、光伏电站宏微观选址、资源评估、发电功率预测、运维、气候影响评价、生态修复论证等全链条服务关键技术,利用长年积累的资源年景评价及中长期趋势预测资料,为全省发展新能源提供生产、输送、消纳的全链条气象服务。

图为湖北省武穴市“渔光互补”模式光伏发电场 张震摄影

“我们从风光资源优劣、电力输送安全、电站并网运行等多个维度全面衡量新能源发电站选址的可行性,”湖北省气象服务中心主任张震告诉记者,“不只是对风光资源进行气候评估,还为资源变能源后的并网发电运行提供全周期服务,确保电能既要发得出,还要用得上!”

目前,省澳门大阳城娱乐登录利用新能源气象服务助力全省2000多万千瓦风光装机,保障省内89个风光电站并网运行。2020年至今,全省无弃风弃光弃水情况,仅湖北主网就消纳清洁能源827.49亿千瓦时,相当于减少了6600万吨碳排放量。

发展功率预报 气象元素无缝嵌入电力调度

今年6月以来,湖北省先后出现6次高温天气过程,导致空调负荷增速快、日最大用电负荷屡创新高。保障百姓实现“空调自由”,得益于气象服务与电力调度的紧密协作。

湖北省澳门大阳城娱乐登录于年初发布气候年景趋势预测时,就面向能源、电力等部门重点提示今年夏季可能出现气温偏高、降水偏少等极端情况。全省各级电力保供单位提早部署了跨省购电、蓄水储备、能源储备等长期供电策略,再依据季度、月、旬等中短期气候预测有效调整电力储备方案,特别是依靠气象部门提供的受电区、购电区及上游来水天气形势分析,提前储备、精准储备电量,打了一场迎峰度夏的“有准备之仗”。

除了加强中长期的气候趋势预测以外,省澳门大阳城娱乐登录还每日针对电力调控需求提供100米风速预报、地面辐射预报、全省风光逐小时预报等专业化、定制化气象服务。国网湖北省电力有限公司电力调度控制中心高级工程师顾明说:“我们每天7时前召开全省电力系统调度会议,根据气象部门提供的未来三天高温范围、强度等变化情况预判电力负荷,对有电力缺口的地方立即启动相应预案妥善应对。”

随着新能源发电技术的成熟与规模的扩大,今年以来,湖北省新能源发电量超过190亿千瓦,全部并网利用,有效填补了用电缺口。其中,省澳门大阳城娱乐登录基于细网格数值预报天气模式研发的“新能源发电功率预测与气象预警服务系统”发挥了重要保障作用。基于该系统,省澳门大阳城娱乐登录实现从气象预报向功率预报的转变,具备了对全省光电、风电功率未来3天短期预报和未来4小时超短期预报能力,还具备了对新能源功率的单站预报和集群式片区预报能力。从此,湖北省光电和风电功率预测准确率分别达到了88%和83%,在全国名列前茅。

图为湖北省武穴市平原风电场 崔杨摄影

“今年夏季黄冈市空调用电负荷从去年的100万千瓦增加至150万千瓦,日供电最大负荷比去年增加了18.4%,尽管如此,截至8月底我市未出现一次拉闸限电。”在国网黄冈市供电公司调度控制中心四级职员胡晓峰看来,这离不开气象部门对今夏天气趋势的提前预判和滚动预报预警,更离不开准确的全网用电负荷预测、新能源发电功率预测等精细化服务。

黄冈市作为全省新能源发展先行区,风光水电站装机容量占全省四分之一。针对大比例新能源接入的电网安全运行和电力平衡调度需求,省澳门大阳城娱乐登录开发了“电力调度智能气象服务决策支撑系统”,实现了对未来10天短期新能源发电功率和未来4小时内超短期发电功率预测,为黄冈电网调度运行决策以及电力电量计划平衡等提供重要参考。

今年1月至6月,黄冈电网光伏发电短期预测日均准确率达94.5%,风电短期预测日均准确率达90.35%,日最大负荷预测日均准确率为97.08%,为最大限度利用新能源提供了支撑。

做“气象卫士” 守护电网运行安全

电力的有效输送离不开电网的稳定安全运行。湖北省澳门大阳城娱乐登录在保障“发电侧”的同时,也努力当好电网安全运行的“气象卫士”,聚焦“电网侧”加强气象风险防范,与湖北省电力公司电力科学研究院联合开展电网气象灾害风险预警服务,自2015年冬季开始提供冬季导线覆冰、覆冰舞动及电网山火的预警服务,并于2019年冬季首次实现杆塔级线路风险预警。双方在金沙大气本底站等三个不同海拔高度地点连续7年进行冬季野外导线覆冰观测,有效提升了针对复杂下垫面的迎风坡、山脊线和山谷跨越等微地形环境差异化预报能力。

位于武穴市的华电湖北新能源鄂东片区管理中心以“渔光互补”模式开展新能源发电,将光伏发电站建在养鱼池塘上,实现了“一片池塘双重利用”的高效能运转。“光伏发电并不是气温越高越好,25℃左右是光伏发电的最佳气温,35℃以上高温将导致发电功率降低,对设备运行和电网安全造成一定隐患。”该管理中心主任张恒介绍,今年7月15日,他们从预报中了解到22日至26日会出现降温天气,立即组织电厂抢抓高温“空窗期”开展设备安全检查,提前做好了应对新一轮持续性高温天气的准备。

湖北省气象部门建立起具有本省特色的全周期能源气象服务模式,并面向新能源规划布局、发电生产、能源安全、电网消纳及防灾减灾形成“融入式”服务机制,为湖北能源生产走出一条绿色低碳发展道路注入气象智慧。

(光明日报全媒体记者崔兴毅 通讯员张妍、刘庆忠、任永建)

(责任编辑:刘淑乔)

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