氣象能源的服務(wù)與發(fā)展1

氣象能源論文作業(yè)題目：氣象能源服務(wù)發(fā)展與建議組員：20152283400李鵬生、20152283401畢輝20152283402曹峰、20152283405黃賢存二。一六年三月氣象能源的服務(wù)發(fā)展與建議摘要：在全球能源緊缺與氣候變化的背景下，對(duì)清潔、可再生的氣象能源的開(kāi)發(fā)利用受到各國(guó)的普遍重視。本文基于對(duì)全球及我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)的分析，指出了氣象服務(wù)［1］對(duì)氣象能源開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要意義，提出了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的氣象屬性2］，并在闡述我國(guó)新疆風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及前景的基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)前行業(yè)內(nèi)存在的主要問(wèn)題提出了政策建議。關(guān)鍵詞：氣象能源;能源氣象;服務(wù);對(duì)策Abstract：Underthebackgroundofglobalenergyshortageandclimatechange,thedevelopmentandutilizationofcleanandrenewableenergysourceshavebeenpaidmoreandmoreattentionbymanycountries.ThispaperbasedontheanalysisofglobalandChinawindpowerindustrydevelopmentpresentsituationandthefuturetrend.Itispointedoutthattheweatherservicemeteorologicalenergydevelopmentandutilizationoftheindustry,thehealthydevelopmentoftheimportantsignificanceoftheproposedwindpowerindustry,meteorologicalproperties,andinthispaperbasedonthexinjiangofthedevelopmentofenergyandmeteorologicalservicesinChina,accordingtothemainproblemsexistinginthecurrentindustryputforwardpolicyrecommendations.Keywords:Meteorologicalenergy;EnergyMeteorology;Service;countermeasure0引言風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源都是重要的氣象能源。在能源緊缺與氣候變化的背景下，對(duì)清潔、可再生的氣象能源的開(kāi)發(fā)利用受到各國(guó)的普遍重視。但是由于氣象能源具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，其發(fā)展也受到很大制約。為解決這一問(wèn)題，能源氣象服務(wù)這一新的氣象服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)運(yùn)而生并在蓬勃發(fā)展中。本文以風(fēng)電為氣象能源的代表，闡述了能源氣象服務(wù)主要方向及重要意義，并針對(duì)當(dāng)前存在的主要問(wèn)題提出初步的建議。1風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)近年來(lái)，全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。截至2010年底，全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)約2億千瓦，其中中國(guó)累計(jì)裝機(jī)超過(guò)4400萬(wàn)千瓦，占全球的五分之一強(qiáng)，居世界第一。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)政府承諾的2020年非化石能源達(dá)到一次能源消費(fèi)15%的目標(biāo)⑶，開(kāi)發(fā)利用清潔可再生能源已經(jīng)被納入國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略，未來(lái)若干年內(nèi)清潔可再生能源將有更大規(guī)模的發(fā)展。從風(fēng)力發(fā)電量在本地區(qū)全部用電量所占比例（以下簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)電占比4］）來(lái)看，中國(guó)與風(fēng)電發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大的差距。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球風(fēng)電在國(guó)家電力供應(yīng)中占比最高的國(guó)家是丹麥，約為20%，西班牙約為16%，德國(guó)約為7%，美國(guó)不到2%，中國(guó)僅為1.2%左右。未來(lái)受能源緊缺和應(yīng)對(duì)氣候變化政策影響，風(fēng)能等清潔可再生能源在全球能源結(jié)構(gòu)中的比例將進(jìn)一步增加，風(fēng)電的重要性也將進(jìn)一步凸顯。據(jù)預(yù)測(cè)，^U2050年，全球風(fēng)電占比將達(dá)12%，其中德國(guó)、丹麥等歐盟國(guó)家將達(dá)到50%，屆時(shí)，我國(guó)的風(fēng)電占比也會(huì)有大幅的提升，這必然會(huì)進(jìn)一步加劇我國(guó)電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的消納壓力。2風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的氣象屬性風(fēng)電是一種氣象能源，它來(lái)源于氣象，也必然受到氣象條件的影響?！帮L(fēng)電不穩(wěn)定”主要是由“風(fēng)不穩(wěn)定”所造成的，因此風(fēng)電不穩(wěn)定問(wèn)題既是一個(gè)電力問(wèn)題，更是氣象問(wèn)題，歸根結(jié)底是氣象問(wèn)題。為解決風(fēng)電不穩(wěn)定的問(wèn)題，能源氣象服務(wù)作為一個(gè)新的氣象服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)運(yùn)而生，并正在蓬勃發(fā)展中，這同時(shí)也催生了一個(gè)新的學(xué)科一一能源氣象學(xué)5］。風(fēng)的形成受天氣氣候背景、地形、海陸分布等多種自然因素的作用，存在很強(qiáng)的時(shí)空變化，因此風(fēng)的不穩(wěn)定在時(shí)間和空間上的表現(xiàn)都很突出。風(fēng)在時(shí)間上的不穩(wěn)定主要表現(xiàn)為間歇性（風(fēng)時(shí)有時(shí)無(wú)）和波動(dòng)性（風(fēng)時(shí)大時(shí)?。诳臻g上的不穩(wěn)定主要表現(xiàn)為區(qū)域性（不同氣候區(qū)，風(fēng)能差異大）和局地性（一定的地域范圍，風(fēng)能差異大）。以日變化為例，陸地上風(fēng)能一般在白天大于晚間，最大在午后，最小在凌晨，海洋上恰好相反，最大一般出現(xiàn)在02時(shí)，最小出現(xiàn)在20-21時(shí)。在復(fù)雜地形下，風(fēng)的不穩(wěn)定性更加突出，山谷風(fēng)、坡風(fēng)、湖陸風(fēng)、江陸風(fēng)、隘口大風(fēng)等都是其具體的表現(xiàn)形式。“風(fēng)電設(shè)備在氣象災(zāi)害面前的脆弱性”是造成風(fēng)電不穩(wěn)定的又一重要原因。由于風(fēng)電場(chǎng)及輸電線路普遍設(shè)置在空曠的自然環(huán)境中，在災(zāi)害性天氣面前具有一定的脆弱性6］。具體來(lái)看，災(zāi)害性天氣不僅會(huì)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備造成損壞，同時(shí)還會(huì)通過(guò)電量的劇烈變化沖擊電網(wǎng)，影響電網(wǎng)安全。臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)、低溫、冰凍、雷電、暴雨、冰雹和沙塵暴等都會(huì)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)及電網(wǎng)的安全造成影響。此外，氣象條件還會(huì)影響風(fēng)機(jī)及電網(wǎng)輸電線路的維護(hù)檢修?？傊?，氣象的影響貫穿風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)運(yùn)行的始終，風(fēng)電發(fā)展所面臨的問(wèn)題都具有很強(qiáng)的氣象屬性，在很大程度上屬于氣象問(wèn)題。氣象的問(wèn)題也只能用氣象的技術(shù)加以解決，因此科學(xué)及時(shí)的氣象服務(wù)對(duì)于風(fēng)電健康發(fā)展具有重要的基礎(chǔ)性意義［7］。3能源氣象服務(wù)的主要內(nèi)容氣象服務(wù)可以貫穿風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)行的整個(gè)周期，具體有四個(gè)方面的服務(wù)內(nèi)容8］。資源觀測(cè)與評(píng)估。風(fēng)能資源觀測(cè)和評(píng)估的主要任務(wù)是摸清風(fēng)能資源量值、分布狀況和時(shí)空變化特點(diǎn)，為分析和尋找適合建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的區(qū)域、各級(jí)政府部門(mén)及風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)相關(guān)決策者制定風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃、建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)提供科學(xué)依據(jù)。準(zhǔn)確、客觀的進(jìn)行風(fēng)能資源評(píng)估對(duì)風(fēng)電場(chǎng)選址、風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)具有重要意義。氣象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)不僅要考慮風(fēng)能資源條件，而且要考慮各種氣象風(fēng)降］。氣象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主要任務(wù)是在最大限度的利用好風(fēng)能資源的前提條件下，通過(guò)對(duì)潛在氣象風(fēng)險(xiǎn)的分析，盡可能地規(guī)避和適應(yīng)氣象災(zāi)害，這對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)選址、風(fēng)電機(jī)組選型、風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)營(yíng)都具有重要指導(dǎo)意義。風(fēng)電功率預(yù)報(bào)。風(fēng)電功率預(yù)報(bào)的核心任務(wù)是以風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)時(shí)間序列、風(fēng)電機(jī)組參數(shù)、風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)為輸入，預(yù)報(bào)風(fēng)電場(chǎng)在未來(lái)某一時(shí)段內(nèi)的發(fā)電功率。準(zhǔn)確的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率預(yù)報(bào)可顯著增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)風(fēng)電的調(diào)度控制能力，增強(qiáng)電網(wǎng)的平衡能力，這也是目前風(fēng)電消納中的最為重要的技術(shù)手段。氣象災(zāi)害預(yù)警。由于風(fēng)電設(shè)備在氣象災(zāi)害面前的脆弱性，電網(wǎng)和風(fēng)電場(chǎng)有必要在災(zāi)害性天氣來(lái)臨之前采取一定的措施進(jìn)行防御。氣象災(zāi)害預(yù)警的主要任務(wù)就是通過(guò)衛(wèi)星、雷達(dá)、氣象站網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及天氣預(yù)報(bào)結(jié)果，在氣象災(zāi)害到來(lái)之前，為風(fēng)電場(chǎng)、電網(wǎng)提供及時(shí)的預(yù)警信息。及時(shí)的氣象災(zāi)害預(yù)警可以有效地避免或減少氣象災(zāi)害造成的風(fēng)險(xiǎn)或損失。4以新疆電網(wǎng)行業(yè)氣象服務(wù)為例4.1新疆風(fēng)電行業(yè)服務(wù)需求分析通過(guò)對(duì)新疆風(fēng)電行業(yè)30位專(zhuān)家的調(diào)查分析［10］了解到：新疆風(fēng)電行業(yè)對(duì)氣象服務(wù)需求很大，也很迫切，主要表現(xiàn)在災(zāi)害性天氣預(yù)警方面、氣象要素的精細(xì)化預(yù)測(cè)方面，尤其是對(duì)于發(fā)電負(fù)荷有重要影響的風(fēng)速的短時(shí)精細(xì)化預(yù)測(cè)，以及專(zhuān)業(yè)氣象預(yù)報(bào)方面。其中風(fēng)電行業(yè)希望獲取的氣象服務(wù)產(chǎn)品最多的是氣象災(zāi)害預(yù)警，占需求產(chǎn)品總數(shù)的23%。災(zāi)害性天氣預(yù)警產(chǎn)品對(duì)于投產(chǎn)發(fā)電的事故防范，風(fēng)電廠發(fā)電出力預(yù)測(cè)，計(jì)算發(fā)電功率曲線有重要意義，可以有效地提高企業(yè)災(zāi)害天氣防控能力，以減少經(jīng)濟(jì)損失。其次為專(zhuān)業(yè)氣象預(yù)報(bào)：占需求產(chǎn)品總量的21%，主要表現(xiàn)在風(fēng)功率預(yù)測(cè)方面。此外，有超過(guò)10%的專(zhuān)家認(rèn)為基本天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、天氣實(shí)況氣象服務(wù)產(chǎn)品對(duì)與風(fēng)電行業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度也是有重要意義，同時(shí)對(duì)專(zhuān)業(yè)的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，災(zāi)害區(qū)域劃分，有針對(duì)性的做好防災(zāi)減災(zāi)預(yù)案也提出了要求。通過(guò)調(diào)查分析，還了解到風(fēng)電行業(yè)氣象服務(wù)需求產(chǎn)品表現(xiàn)形式主要有文字類(lèi)、圖形類(lèi)、表格類(lèi)，分別占到40%、30%、27%，動(dòng)畫(huà)類(lèi)產(chǎn)品需求較小。對(duì)于產(chǎn)品的發(fā)布渠道，則是氣象網(wǎng)站和電子郵件最多，分別占28%、20%，電話傳真、手機(jī)短信、專(zhuān)用系統(tǒng)需求也較大，達(dá)10%以上，而氣象服務(wù)熱線的需求在現(xiàn)價(jià)段還很小。4.2為新疆電網(wǎng)行業(yè)所提供的氣象服務(wù)新疆氣象服務(wù)中心自2010年6月為新疆電網(wǎng)開(kāi)展氣象服務(wù)以來(lái)，通過(guò)建立專(zhuān)業(yè)氣象網(wǎng)站、電話、傳真、短信方式，以文字、表格、圖形、動(dòng)畫(huà)等多樣形式為新疆電網(wǎng)提供了專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)，主要服務(wù)內(nèi)容涵蓋了四個(gè)方面。預(yù)報(bào)信息方面主要包括電網(wǎng)區(qū)域未來(lái)三天、十天基本預(yù)報(bào)和月預(yù)報(bào)，節(jié)假日期間天氣預(yù)報(bào)以及91個(gè)地縣24-72h精細(xì)化預(yù)報(bào)；監(jiān)測(cè)信息方面，主要提供了全疆電網(wǎng)區(qū)域降水、氣溫及其距平的逐日、十天、月分布圖情況，全疆各地縣天氣實(shí)況，全疆各地州月氣候影響評(píng)價(jià)，和全疆衛(wèi)星云圖、雷達(dá)拼圖等；預(yù)警信息方面，除重要天氣預(yù)報(bào)外，主要提供電網(wǎng)沿線各類(lèi)災(zāi)害天氣預(yù)警信息。此外，專(zhuān)項(xiàng)預(yù)報(bào)方面主要有電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、精細(xì)化氣溫、降水差值預(yù)報(bào)等。目前，新疆風(fēng)電行業(yè)氣象服務(wù)工作開(kāi)展歷時(shí)還很短，專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)開(kāi)展還不夠深入，大多服務(wù)還處于以基本氣象產(chǎn)品做專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)階段。但相信隨著風(fēng)電行業(yè)氣象服務(wù)工作的不斷深入和積累，能夠開(kāi)發(fā)出更多專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品，能夠做好風(fēng)電專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)。4.3發(fā)展新疆風(fēng)電行業(yè)氣象服務(wù)建議目前，新疆正在努力打造中國(guó)最大的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地，鳥(niǎo)魯木齊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)還啟動(dòng)了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園建設(shè)，積極打造“中國(guó)風(fēng)谷”概念11］。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)作為新疆的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是氣象部門(mén)開(kāi)展行業(yè)氣象服務(wù)的主要對(duì)象。通過(guò)調(diào)查，把專(zhuān)家對(duì)氣象服務(wù)的建議歸納為以下幾點(diǎn)：（1） 加強(qiáng)風(fēng)電氣象監(jiān)測(cè)手段，改善風(fēng)電氣象服務(wù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)、研制風(fēng)電氣象服務(wù)新產(chǎn)品，特別是提開(kāi)發(fā)較高準(zhǔn)確率的風(fēng)功率預(yù)報(bào)產(chǎn)品。風(fēng)電是高敏感氣象要素行業(yè)， 但是目前氣象監(jiān)測(cè)僅限于常規(guī)監(jiān)測(cè)手段， 對(duì)于風(fēng)機(jī)0-100m高度的氣象要素變化還不夠完善。同時(shí)，目前的預(yù)報(bào)產(chǎn)品不能夠滿足風(fēng)電生產(chǎn)、調(diào)度需求。在開(kāi)展風(fēng)電氣象要素監(jiān)測(cè)手段的平臺(tái)上，研發(fā)滿足風(fēng)電生產(chǎn)需求的更加精細(xì)化和準(zhǔn)確的風(fēng)電氣象要素預(yù)報(bào)和風(fēng)功率預(yù)報(bào)產(chǎn)品。（2） 進(jìn)一步提高風(fēng)電行業(yè)的預(yù)警工作，加強(qiáng)風(fēng)電行業(yè)的防災(zāi)減災(zāi)能力。從用戶調(diào)查的產(chǎn)品需求來(lái)看，風(fēng)電行業(yè)希望獲取的氣象服務(wù)產(chǎn)品最多的是氣象災(zāi)害預(yù)警。隨著風(fēng)電行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，也對(duì)災(zāi)害性天氣預(yù)警方面提出了更高的要求，急需提高預(yù)報(bào)預(yù)警質(zhì)量，延長(zhǎng)預(yù)報(bào)預(yù)警時(shí)效，拓寬預(yù)警發(fā)布渠道，能夠更早、更快、更準(zhǔn)、更有效的到達(dá)用戶手中。（3） 開(kāi)展風(fēng)能資源評(píng)估、風(fēng)電場(chǎng)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作隨著新疆風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，氣象服務(wù)行業(yè)也要滿足發(fā)展需求。開(kāi)展風(fēng)能資源評(píng)估、風(fēng)電場(chǎng)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，為風(fēng)電場(chǎng)選址、制定針對(duì)性氣象災(zāi)害防控預(yù)案，具有重要意義，同時(shí)，也為氣象部門(mén)提高風(fēng)電行業(yè)服務(wù)質(zhì)量和品質(zhì)做好基礎(chǔ)工作。（4） 加快和繼續(xù)加深氣象部門(mén)與電力部門(mén)的合作行業(yè)合作是大勢(shì)所趨，只有從大行業(yè)合作的角度出發(fā)，才能將專(zhuān)業(yè)化服務(wù)真正做大做強(qiáng)。加快部門(mén)合作，將氣象部門(mén)在數(shù)值模式、氣象預(yù)報(bào)、信息服務(wù)、評(píng)估手段的優(yōu)勢(shì)與風(fēng)電企業(yè)的需求相結(jié)合，攜手并進(jìn)，共同發(fā)展。5總結(jié)與建議從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，未來(lái)風(fēng)電將有兩大特點(diǎn)：一是大規(guī)模集中式風(fēng)電基地建設(shè)和分布式風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)利用并存，二是風(fēng)電與火電、水電、光電等多種發(fā)電型式在電網(wǎng)中共存，這將對(duì)資源評(píng)估、氣象風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)電功率預(yù)報(bào)和氣象災(zāi)害預(yù)警等提出更高的要求，這也要求氣象部門(mén)與發(fā)電、電網(wǎng)更密切的配合，各自發(fā)揮專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，共同解決未來(lái)風(fēng)電發(fā)展可能面臨的難題。由于風(fēng)電發(fā)展中所面臨的問(wèn)題具有很強(qiáng)的氣象屬性，因此氣象部門(mén)需要在風(fēng)電發(fā)展中發(fā)揮更大的作用El。有以下幾個(gè)方面的工作急需加強(qiáng)：（1） 規(guī)范對(duì)資源的觀測(cè)。氣象部門(mén)要充發(fā)揮對(duì)氣象事業(yè)的社會(huì)管理職能，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化工作，加強(qiáng)對(duì)氣象信息觀測(cè)的規(guī)范，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源信息的管理和共享，促進(jìn)對(duì)資源信息的集約化利用。（2） 規(guī)范對(duì)資源數(shù)據(jù)的使用。氣象部門(mén)應(yīng)積極為風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)利用提供資源信息服務(wù)，將風(fēng)能資源詳查的成果充分利用起來(lái)，同時(shí)還需要發(fā)揮專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，對(duì)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)資源信息產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估，為資源信息的使用提出指導(dǎo)性建議。（3） 規(guī)范對(duì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的應(yīng)用。氣象部門(mén)應(yīng)發(fā)揮專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，積極為風(fēng)電行業(yè)提供高質(zhì)量的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)服務(wù)，讓風(fēng)電功率預(yù)報(bào)真正發(fā)揮其應(yīng)用的作用，同時(shí)需要對(duì)其他機(jī)構(gòu)提供的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并向社會(huì)公布評(píng)估結(jié)果，供用戶參考。（4） 研究與宣傳并