風場規(guī)劃運行需與氣象部門加強合作

　　今年1月，寒潮席卷北美，美國中東部遭遇20年來最強寒潮，2月我國也開始遭受寒潮襲擊，南方大范圍持續(xù)雨雪冰凍天氣。而“靠天吃飯”的風電，受氣候條件和天氣災(zāi)害的影響更大。

　　“風電產(chǎn)業(yè)快速、持續(xù)發(fā)展，對氣象服務(wù)提出了新的、更高的要求，要求氣象部門與電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)密切合作，加強科學研究與技術(shù)研發(fā)，特別加強針對海上、復雜地形、低風速區(qū)，以及分散式風電開發(fā)的專題研究?！敝袊鴼庀缶止矚庀蠓?wù)中心資源環(huán)境與工程氣象室主任楊振斌在接受記者采訪時表示，與歐美國家相比，我國在風電氣象領(lǐng)域的發(fā)展時間較短，在數(shù)值天氣預報環(huán)節(jié)也未建立嚴格、科學的考核體系，或者尚未嚴格執(zhí)行。風電氣象預報作為一個新生事物，仍存在一些問題，需要在發(fā)展的過程中逐步得到解決。

　　氣象在風電的規(guī)劃和運行階段均有影響

　　不同的氣候條件會對風機設(shè)計和風場選址等方面起到什么作用?類似寒潮和冰凍天氣又將對風機運維和風場檢測造成什么影響?對此，中國電科院新能源研究所專家王勃向記者總結(jié)道：氣象對風電的影響體現(xiàn)在規(guī)劃和運行兩個方面。其中，在規(guī)劃方面，氣象主要用于風場所在區(qū)域的資源評估和微觀選址，即在風場規(guī)劃時先對當?shù)氐娘L況、年發(fā)電量等進行評估。該環(huán)節(jié)主要使用當?shù)氐膶崪y氣象數(shù)據(jù)，實測氣象站一般由業(yè)主建設(shè)。

　　“從風資源角度上講，不同的場址風 況決定了風機選型時的基本類型，例如葉片長度、輪轂高度等。極端天氣對連接風機間電力傳輸?shù)膮R集線也有潛在風險，如果匯集線跳閘，將損失該線上所有風機的發(fā)電量。此外還要考慮場址是否高濕、高寒、高鹽霧或有沙塵，這些均需要在設(shè)計和選址時做出相應(yīng)的應(yīng)對措施。”冀北電科院新能源研究所所長白愷說。

　　此外，在運行層面，氣象主要用于風電站的功率預測。白愷告訴記者，電網(wǎng)調(diào)度部門掌握了風電功率預測數(shù)據(jù)后，可以對電力生產(chǎn)和調(diào)度作出更為合理有效的安排，是減少棄風的有效措施。此外，根據(jù)預測情況，可以將風場的一些日常檢修工作安排在風力較小的時間段內(nèi)進行，最大限度發(fā)揮風機的發(fā)電能力。

　　近日，我國南方遭受寒潮襲擊，而東南沿海和島嶼的風場分布較多，嚴重的雨雪冰凍天氣對受災(zāi)地區(qū)的風機運維和發(fā)電效率造成了一定的影響。此外，我國“三北”地區(qū)的幾個大型風電基地，也時常在冬春季節(jié)受到來自蒙古西伯利亞的寒潮“侵擾”。

　　“通常情況下，寒潮過程伴隨著大風過程，對于風電場來說是非常好的提高發(fā)電量的機會，一般不會對風電機組運行產(chǎn)生負面影響。但是，在某些空氣濕度較大的地區(qū)，寒潮會引起覆冰，這將嚴重影響風電機組的正常運行，甚至會對風電機組關(guān)鍵部件造成破壞性影響?！睏钫癖笳f。

　　對此，王勃補充表示，寒潮或冰凍天氣對風機運維最直接的影響是導致運維難度加大，效率降低。某些部件運行溫度低于要求的工作溫度，要對主要設(shè)備進行保溫或加熱。寒潮或冰凍天氣同樣會導致風電檢測工作開展的難度加大。“寒潮來 襲一般伴隨著大風降溫，在該情況下可能出現(xiàn)影響風電穩(wěn)定運行的事件為大風切出，在風速超出風電機組切出風速時，風電機組采用一定的保護措施停止發(fā)電，此類事件可能導致功率的快速下降，給電網(wǎng)的有功平衡帶來一定的挑戰(zhàn)?！蓖醪f。

　　氣象部門與電力企業(yè)需加強合作

　　隨著風電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，其對氣象服務(wù)中的“偵察”與“勘測”功能也表現(xiàn)出了前所未有的緊迫需求。

　　記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，目前我國相關(guān)機構(gòu)開展風電功率預報大致有以下幾種情況：自行直接運用數(shù)值天氣預報模式進行預報，對可獲得的基礎(chǔ)數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)再加工，或者直接購買國外專業(yè)公司的服務(wù)進行預報服務(wù)。

　　楊振斌介紹，中國氣象局風能太陽能資源評估中心建立了基于數(shù)值天氣預報模擬系統(tǒng)、實現(xiàn)業(yè)務(wù)化運行的風能數(shù)值天氣預報系統(tǒng)和風電場功率預報系統(tǒng)，現(xiàn)已在甘肅、寧夏、云南、內(nèi)蒙古、陜西、廣東等省自治區(qū)的100多個風電場進行預報試驗和實踐應(yīng)用。

　　記者在中國電科院的數(shù)值天氣預報運行中心看到，全球氣象運行的畫面在巨幅屏幕墻上清晰可見。屏幕邊緣，通過監(jiān)測和采集到的實時數(shù)據(jù)，伴隨著畫面中變化的云層不斷跳動。中國電科院通過與國外頂級氣象機構(gòu)合作的方式，掌握了實時四維資料同化、快速循環(huán)更新、集合預報技術(shù)等氣象領(lǐng)域最為先進的技術(shù)。

　　“計算單元有240臺刀片服務(wù)器，實際運算速度達到53萬億次每秒，可在1 小時內(nèi)完成我國主要風電開發(fā)區(qū)的未來72小時的預報?！蓖醪蛴浾呓榻B，該中心每日定時通過網(wǎng)絡(luò)向吉林、新疆、青海等18個網(wǎng)省電力公司發(fā)布所有風電場的數(shù)值預報結(jié)果，全國覆蓋率達到70%。

　　多位專家在采訪中提出，臺風、強陣風、雷擊、大霧和覆冰等極端天氣事件對風電運行都會產(chǎn)生影響，對極端天氣進行準確預測可為風電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)提前做好應(yīng)急預案提供支撐。因此如何提升預報的精度，是當前電力部門與氣象部門急需攻克的難題。

　　在白愷看來，提升數(shù)值預報的精度不僅是技術(shù)問題，更是管理問題?！霸跉W洲，電力市場是一個實時交易的市場，一旦風電功率預測不準，實際的發(fā)電量跟你預報的情況就有出入，這樣會受到一些懲罰?！卑讗鸨硎?，風電場按規(guī)定安裝風功率預測系統(tǒng)之后，應(yīng)該根據(jù)自身的風資源數(shù)據(jù)庫定期對該模型進行修訂和完善。此外風場技術(shù)人員也應(yīng)定期參加相關(guān)培訓。

　　“我國在數(shù)值天氣預報領(lǐng)域的發(fā)展時間較短，尚未建立嚴格、科學的考核體系，或者尚未嚴格執(zhí)行，這也在一定程度上導致風電預報市場缺乏理性競爭。”楊振斌指出。

　　“使用實測氣象數(shù)據(jù)進行資料同化是提升預報精度的關(guān)鍵，同化使用的數(shù)據(jù)一般包括地面、探空等多種實測數(shù)據(jù)，該類實測數(shù)據(jù)一般由氣象機構(gòu)掌握，行業(yè)壁壘的限制導致電力部門無法獲取此類實測氣象數(shù)據(jù)?！蓖醪岢?，風電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)與氣象部門應(yīng)加強合作，共同提升數(shù)值預報精度，進而提升氣象在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用水平。

來源：中國電力報

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