2015年10月，彭博新能源財經(jīng)公布的一份分析報告顯示，可再生能源與化石燃料發(fā)電成本的較量正在發(fā)生顯著變化。以風電和光伏發(fā)電為代表的可再生能源，在價格上正在變得更加親民。在一些歐洲國家，陸上風電甚至已經(jīng)完全具備了與天然氣、煤炭發(fā)電競爭的能力。
隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，在依賴大量消耗化石能源資源創(chuàng)造巨大物質(zhì)財富的同時，資源和環(huán)境問題也變得越來越突出，能源短缺問題日益突出。
風電開發(fā)的“助推器”
風力發(fā)電是風能資源開發(fā)與利用的主要方式之一。自上世紀70年代開始，大規(guī)模并網(wǎng)型風力發(fā)電技術方興未艾。
“國內(nèi)風電產(chǎn)業(yè)許多的從業(yè)者比較重視風電項目可行性研究、機組選型、機組微觀選址中的風能資源技術，也有人將這些工作統(tǒng)稱為風能資源評估工作。”中國氣象局風能太陽能資源中心副主任楊振斌說。
自上世紀80年代初以來，氣象部門先后組織了多次全國范圍的風能資源普查工作，為我國風能資源開發(fā)利用提供了重要的科學支撐。在全國風能資源詳查和評價的成果上，風能太陽能資源中心努力發(fā)展資源評估技術，研發(fā)了風場校準技術、百米分辨率風場降尺度模擬技術，建立了滿足工程應用的百米尺度風能數(shù)值模擬評估系統(tǒng)。
“根據(jù)國家風電開發(fā)向低風速區(qū)、分散式發(fā)展的戰(zhàn)略調(diào)整，我們得到新一輪風能資源評估成果。”楊振斌說，“該成果已提交國家可再生能源‘十三五’發(fā)展規(guī)劃應用，并無償為省級氣象部門相關工作提供支持。”
“目前，風能預報業(yè)務服務產(chǎn)品基本形成，風能數(shù)值預報產(chǎn)品實現(xiàn)全國陸地區(qū)域的全覆蓋;我們開展多方法對比試驗研究，建立了針對風電場的風能預報訂正業(yè)務，引領行業(yè)發(fā)展，提高了風能數(shù)值預報準確率。”楊振斌說，“我們還研發(fā)了風電功率預測系統(tǒng)軟件，并已在云南、甘肅、寧夏等地風電場成功進行部署或升級。部分用戶組織的比對試驗表明，與國內(nèi)主要風電功率預測服務機構相比，無論是風能數(shù)值預報、還是風電功率預報，中國氣象局系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確率、合格率和上報率都具有一定的優(yōu)勢。”
摸清光伏發(fā)電的脈搏
我國以及各省太陽能資源總儲量、精細化的時空分布、各地光伏發(fā)電潛能估算以及光伏發(fā)電預期收益等是國家和地方政府宏觀決策的重要需求，這些科學問題都需要氣象部門加大科學分析和研究，提供可靠翔實的應用依據(jù)。
光伏發(fā)電的重要氣象要素——輻射，而輻射隨地理、年季、天氣狀況而變化，這就決定了光伏發(fā)電的波動性和不確定性，因此功率預報應運而生。發(fā)揮精細化數(shù)值預報技術優(yōu)勢，開展輻射及光伏發(fā)電功率預報，既有利于電力系統(tǒng)科學調(diào)度、制定常規(guī)能源發(fā)電和光伏發(fā)電規(guī)劃、減少備用旋轉(zhuǎn)容量，又有利于電站合理安排檢修計劃。
此外，利用輻射變化的周期性，如輻射的日變化曲線，在夏季負荷高峰期，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以為電網(wǎng)發(fā)揮削峰填谷的作用。變不確定為確定，精確的氣象預報大有可為。
“風能太陽能資源中心推動全國太陽能資源詳查與評價的立項工作，推進基于地面觀測與衛(wèi)星遙感的數(shù)值模擬計算和綜合評價的國家太陽能資源評價體系，培養(yǎng)太陽能評估專業(yè)技術隊伍，完成了全國陸地太陽能資源開發(fā)潛力的宏觀評估和重點開發(fā)區(qū)域的精細化評估，為國家、區(qū)域太陽能開發(fā)利用規(guī)劃和宏觀政策提供科學依據(jù)。”中國氣象局風能太陽能資源中心正研級高級工程師申彥波說。
針對光伏發(fā)電功率預測的需求，風能太陽能資源中心研發(fā)了“直散分離”和“最佳斜面”的太陽輻射預報業(yè)務?，F(xiàn)已推出了風電場/光伏電站區(qū)域未來7天逐時趨勢變化產(chǎn)品;研發(fā)建立的國家風能太陽能數(shù)值預報服務平臺，向行業(yè)發(fā)放基于數(shù)值預報系統(tǒng)(T639)等數(shù)值預報定制產(chǎn)品，履行面向行業(yè)的公益服務職能。
此外，風能太陽能資源中心采用全國98個輻射站、2400多個氣象站和氣象衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，對全國832個貧困縣光伏發(fā)電太陽能資源進行了評價。評價結果顯示，西北、華北以及中東部地區(qū)大部分貧困縣的太陽能資源均可開展光伏扶貧。
申彥波說：“青藏高原、西北、華北地區(qū)的貧困縣具有較好的太陽能資源開發(fā)條件，適宜開展集中式規(guī)?；夥l(fā)電;中東部地區(qū)的貧困縣具有一定的太陽能資源開發(fā)條件，可考慮開展分布式光伏發(fā)電。”這份《全國貧困縣光伏發(fā)電太陽能資源評估》報送給國務院扶貧開發(fā)領導小組辦公室，得到了充分的肯定。目前，該成果已下發(fā)各省(區(qū)、市)，成為地方政府制定光伏扶貧規(guī)劃、試點的科學依據(jù)。
