建设新型电力系统需要精准的气象预测

“从今年年初华北等地的沙尘暴，到年中中部地区的暴雨洪涝灾害，再到近期东北地区的暴风雪，极端天气如今变得越来越常见。”中国矿业大学应急管理学院教授许超近日告诉记者，极端天气外部效应所导致的能源供应保障问题，以及给应急工作带来的挑战，需要能源行业积极应对。

中国电力科学研究院（以下简称“中国电科院”）新能源中心电力气象研究室主任王勃告诉记者：“未来我国以新能源为主体的新型电力系统的显著特征之一，就是对气象的高依赖性。因此，精准的气象数值预报预测，是新型电力系统建设的重要组成部分。”南方电网公司生产技术支持中心李锐海不久前也撰文指出，精准的气象预测是保障电力系统安全稳定运行的有效手段之一。

气象预测有助防灾和电力调度

“低温雨雪会导致输电线路发生覆冰等灾害，甚至会引发风机运行故障和事故，对电力电量平衡带来压力。此外，寒潮带来的降温还会拉升用电负荷，给电力平衡带来影响。”王勃告诉记者。

相关资料显示，气象灾害导致的故障占电网总故障数的60%以上。冬季，南方地区容易受天气系统影响，出现输电线路覆冰灾害。夏季，台风则是影响电网安全运行最主要的气象灾害。相比传统电源，“风光”等新能源发电更容易因大风、低温、暴雨、雷电等极端天气影响而出现出力锐减、发电设施受损等问题。

李锐海曾撰文表示，新型电力系统中“风光”将逐步成为主体，这种根本性变革在推动电源清洁化、电网智能化和用户电气化的同时，也将改变电网运行特征。他认为，传统电力系统对电源侧精确控制进而实现“源随荷动”的运行模式，也将逐步转变为以电网为平台实现“源网荷储”智能协同供需平衡的运行模式。精准的气象预测，可以提前预知极端天气的强度和持续时间，评估灾害对电力系统的影响程度，提前做好防灾准备及电力调度规划，如通过提前加固发电设备、提前关闭发电机组等措施，有效减少电力企业的损失，防止大面积停电风险发生。

精准预报提高新能源发电利用率

如何实现精准的气象预测？王勃介绍，隶属于中国电科院的我国首个用于电力系统生产运行的数值天气预报运行中心（以下简称“数值预报中心”），目前主要面向电力安全生产的各个环节、不同业务对气象的需求，提供面向电网不同环节的定制化、精准化气象预报预警，保障电网安全稳定运行。

王勃介绍，数值预报中心主要对影响新能源发电的风速、辐照度、云量，以及面向输电线路安全的大风、强降雨、雷暴、冻雨、台风、寒潮、沙尘暴等极端天气，实现实时准确的预报预警。“电力气象预报的准确度主要通过同化不同来源的气象观测数据，针对特定应用场景进行模式的参数调优，同时基于人工智能技术对预报结果进行智能校准等先进技术来保障。”

“只有做出精确的气象预报，才能准确把握新能源发电的‘脉搏’，实现电网的合理调度。”王勃表示，依托数值预报中心，中国电科院面向国家电网各省公司研发部署了新能源发电功率预测、电网气象灾害预警、电网洪涝灾害预警等业务应用系统。“今年11月上旬，一股强冷空气自西北向东侵袭我国，引发大范围寒潮、雨雪冰冻天气。我们对寒潮过程以及寒潮可能引起的新能源出力变化、电网覆冰风险、用电负荷激增等进行全面预报预警。根据预报结果，各方提前采取合理应对措施，避免了大范围停电事故。”

“风光”受地域和自然资源的影响，在空间上分布不均，在时间上存在较大波动性和间歇性，同时二者又具有互补性。对此，李锐海撰文指出，通过分析气象历史数据和实时监测数据，在总结分析区域性风能和光能的基础上，可以在局部尺度上优化风能和光能配比，进而减少新能源出力的波动性。“通过计算风电、光伏安装比例与风、光发电系统稳定性之间的关系，获得不同区域风光出力波动小的风、光安装比，提高‘风光’利用率。”

系统负荷预测是保障电力平衡的关键

“高准确度、高分辨率、面向电力生产需求的天气预报及中长期气候预测，是构建以新能源为主体的新型电力系统必不可少的组成部分。”一位长期从事电力气象预测的专家表示。

“一方面，需要加强不同类型负荷的监测，特别要对天气敏感型负荷进行监测和数据采集；另一方面，进行负荷预测时需要引入精准的天气预报数据，充分考虑气象因素对负荷的影响。”王勃强调，气象影响主要体现在电源、电网、负荷等不同环节。

王勃指出，在电源侧，风速、辐照强度、降水直接决定了风电、光伏和水电功率变化情况，基于天气预报对新能源不同时间尺度的功率进行预测，是保障新能源高效消纳和系统供需平衡的基础；在电网侧，极端天气引起的电网事故较多，提前预知灾害性天气是开展输变电设备防灾、减灾的基础；在负荷侧，气象相关负荷占比不断增大，负荷的气象敏感性不断增强，提前预知气象要素变化，进而做好系统负荷预测，是保障电力平衡的关键。

不过，也有业内专家表示，负荷预测方法虽然相对成熟，对气温的精细化数值预报可以帮助提高负荷预测精度，但同时，也要考虑新兴的负荷需求类型，个别地区因经济生产方式转变而有一些高负荷的规律性出现，对负荷影响极大。因此，不能简单地用气象条件解释。

该专家进一步称，新能源资源评估以及月到年尺度的电量预测、新能源调度和生产模拟、新能源发电的并网可靠性评估、输变电设备的气象灾害风险及预警防范、配电端的气象灾害风险及预警防范、电力市场交易等，对未来高比例新能源的新型电力系统都具有重要价值。