我国加速构建能源气象服务体系 虚拟测风技术突破助力新能源高效开发

问题——新能源“靠天吃饭”与电力系统稳定性矛盾日益突出。

近年来我国风电、光伏等新能源装机快速增长,清洁电量占比不断提升,但其出力具有随机性、波动性、季节性等特点,受风速、云量、辐射、气温等气象条件影响显著。

风光出力的“难预测”,叠加极端天气多发频发带来的设施安全风险,使电力系统调度、场站运维、市场交易面临更高的不确定性:预测偏差会影响发电计划与备用安排,灾害性天气则可能诱发停机、设备损坏甚至区域性供电风险。

原因——气候变化与系统结构变化叠加,提升了对精细化气象能力的依赖。

一方面,在全球气候变化背景下,强对流、高温热浪、低温雨雪、沙尘、大风等极端事件的强度和影响呈现增大趋势,风机、光伏组件、输电通道的气象脆弱性更加凸显。

另一方面,以新能源为主体的新型电力系统加快建设,“源网荷储”协同运行对高时空分辨率的资源评估、短临预报与中长期气候趋势研判提出更高要求。

传统依赖单一观测点、经验模型或分散式服务的方式,难以满足从规划选址到运行交易的全链条需求,气象数据与能源行业业务之间也需要更深层次的融合与标准化衔接。

影响——气象服务正从“辅助信息”升级为能源安全与绿色转型的重要基础能力。

《指导意见》明确提出,推动构建覆盖能源生产、供给、储运、市场等全场景的气象服务业务,形成从短临到月、季、年的无缝衔接服务能力。

相关实践显示,气象服务已经在提升新能源消纳效率、减少弃风弃光、降低运维成本、增强灾害防御等方面发挥作用。

统计数据显示,2025年各地气象部门已为2075个新能源场站提供发电预报服务,同比增长54%;为近2700个场站提供防雷、预警等服务;为659个水电站提供气象保障。

这些服务的普及,意味着气象要素正更直接地进入电力生产与经营决策链条,为调度计划、设备检修、交易策略提供量化依据。

对策——以制度牵引、技术升级和数据融合为抓手,打造一体化能源气象服务体系。

根据《指导意见》,到2027年将基本建立覆盖能源规划选址及供应保障、资源监测预报、防灾减灾、气候生态效应评估、电力市场交易等全场景的一体化能源气象服务体系;到2030年,水风光储等气象服务关键技术达到国际先进水平,高质效气象服务助力实现“碳达峰”阶段目标。

业内人士表示,在气候变化背景下,新型电力系统对气候资源评估预报和极端气象灾害监测预警的依赖更强,需要把气象数据与能源、电力行业应用深度融合,在能源调度、电场运维等方面形成更具可操作性的产品与方案,从而有效支持行业降本增效。

在具体技术路径上,观测与预报能力的“补短板”和“提精度”是关键。

以甘肃张掖的应用为例,围绕风电场选址与运行需求,当传统实体测风塔受到成本高、建设周期长、复杂地形易致数据偏差等因素制约时,“虚拟测风塔”提供了新的解决思路。

该装置以激光雷达测风为核心,通过向空中发射激光、接收气溶胶反射信号并分析反射频率变化,反演不同高度风速与风向,实现对40米至350米高空的多层次风场探测。

据项目团队介绍,装置可设置24个不同层高进行连续观测,部署周期约三个月,数据获取率超过99%。

这类设备把对关键高度层风资源的“看得见、看得细、看得稳”变为现实,为风电场微观选址、机位优化、功率曲线校核与短期出力预测提供更可靠的数据底座。

前景——从“单点服务”走向“系统工程”,能源气象服务将成为新型电力系统的重要支撑能力。

随着超算能力、数值模式、统计学习方法与行业机理模型的协同演进,气象服务有望实现三方面提升:一是更高精度的分钟级到日内预报,为调度与交易提供更具确定性的边界条件;二是以风险为导向的灾害预警与影响评估,从“报天气”转向“报影响”,提升场站与电网韧性;三是面向规划与投资的气候资源与气候变化评估,帮助优化水风光储布局与运行策略。

与此同时,一体化体系建设还将推动数据标准、产品规范、共享机制加快完善,使气象服务更顺畅地嵌入能源行业的生产管理流程,形成可复制、可推广的业务模式。

能源转型的成功离不开科技创新的驱动。

从虚拟测风塔到一体化能源气象服务体系,我国正在用先进的技术手段和科学的管理方式,为新能源发电这一战略性产业保驾护航。

随着气象服务体系的不断完善和技术水平的持续提升,新能源将逐步从"靠天吃饭"向"精准预测、科学调度"转变,为实现碳达峰、碳中和目标贡献更大力量。