70米層高風速，100米層高風速、云量、輻照強度……這些對我們日常生活而言有些生僻的氣象數據，卻直接決定著新能源發電的功率波動規律。只有做出精確的氣象預報，才能準確把握新能源發電的脈搏，實現電網的合理調度。

每天3時和15時，中國電力科學研究院數值天氣預報運行中心都會向全國22個電網調控中心的新能源功率預測系統發送未來72小時的氣象預報結果，以便調控中心及時做好新能源功率預測與電網調度。

實時四維數據同化示意圖

更有針對性的氣象預報

“常規的天氣預報，通常會提供某一地區的氣象要素，而數值天氣預報則能夠提供比常規氣象預報時空分辨率更為精細的氣象要素數值。”中國電科院資源評價與功率預測技術研究室主任馮雙磊介紹說。

中國電科院數值天氣預報運行中心是我國首個用于電力系統生產運行的數值天氣預報運行中心，擁有專業的電力氣象研究團隊，研發了國際先進的專業化電力氣象預報模式和高性能計算用硬、軟件設備。其硬件系統計算速度居我國2011年高性能計算機TOP100的第41名，計算性能是省級氣象臺硬件系統的10倍;軟件系統采用氣象研究與預測模式，被眾多國際知名機構廣泛應用于各類業務預報中。

馮雙磊說，數值天氣預報運行中心可在兩小時內完成東北、華北、西北、華東沿海等地區未來72小時之內，時間分辨率為15分鐘，水平分辨率為5千米×5千米的風向、風速、氣壓、濕度、降水等多種氣象要素的預報信息。

隨著智能電網的快速發展及大規模高壓、特高壓電網建設，氣象條件與電網運行的關系越來越密切。據統計，我國電力系統運行事故70%以上是由異常天氣引起的。除了支撐新能源功率預測以外，精細化的數值天氣預報還能應用于風偏、覆冰等電力氣象災害預警，開展氣象災害對電網安全運行的影響評估，提高災害氣象預警水平。

目前，中國電科院已建成集電力氣象信息集成、電力氣象數值天氣預報、氣象數據資料庫于一體的數值天氣預報運行中心。其實時氣象預報服務已經走出國門，為葡萄牙、菲律賓電網提供風電功率預測服務。

風光波動早知道

“對風電場、光伏電站輸出功率進行預測，被認為是增加電網調峰容量、提高電網接納新能源發電能力、改善電力系統運行安全性與經濟性最有效、最經濟的手段之一。”中國電科院新能源研究所高級工程師王勃說，將數值天氣預報的風速、風向等數據作為輸入量，通過預測算法，就可以將數值天氣預報的氣象要素轉換為風電場、光伏電站的輸出功率預測。因此，數值天氣預報數據的準確性是新能源發電功率預測精度的重要決定因素之一。

中國電科院依托數值天氣預報運行中心，開展了數值天氣預報在新能源功率預測中的應用研究，研究成果已在吉林省調、寧夏區調等22個省級及以上新能源功率預測系統中成功應用。據介紹，其功率預測精度比采用國外數值預報結果提高了1%～3%;風電功率預測精度在山東、江蘇等沿海地區已經能達到90%以上，內陸省份達到80%左右;光伏發電功率預測精度在85%左右，達到國際領先水平。

中國電科院歷時7年研發的新能源智能監測與調度系統在22個省級及以上電網成功應用。王勃說，以三北地區為例，該系統至少提高新能源利用率10%以上，相當于每年多接納新能源電量50多億度，間接經濟效益超過25億元。

我國氣象臺站的分布從沿海向內陸逐漸減少，而太陽能資源豐富地區大都集中在西部。西部地區觀測資料的不足直接導致數值預報精度較差，影響了新能源功率預測精度，并在一定程度上影響了電網接納可再生能源的能力。而氣象衛星能夠實現大范圍、全天候的觀測，通過衛星遙感數據，可顯著豐富西部地區的觀測資料，提高數值預報的精度。

目前，中國電科院正在開展基于集合四維同化的電力氣象多尺度數值預報及應用技術的相關探索。通過與美國國家大氣研究中心的合作，中國電科院將研發世界領先的電力氣象數值模式，建成電力氣象預報及綜合服務平臺，填補我國電力氣象技術從數值模式到服務體系的空白。

中國電科院還就如何有效使用衛星數據，開展了包括衛星云圖處理、快速輻射傳輸模式等在內的技術研究，使數值天氣預報能夠更好地服務電力系統，提升氣象技術對電網安全、高效、可靠運行的支撐能力。

釋放更多新能源

“西藏太陽能資源居全國之首，是世界上最豐富的地區之一。風能儲量初步測算每年可達930億度，居全國第七。”中國電科院新能源所總工程師遲永寧說，保障西藏經濟可持續發展是一項重要國策，同時又要兼顧西藏獨特、脆弱的生態環境保護，發展太陽能、風能等新能源發電是解決西藏電力供給不足，保障西藏經濟社會可持續發展的必經之路。

中國電科院系統分析了影響西藏地區新能源發電的降水、溫度、海拔、云量等氣候條件，找到了適用于西藏地區氣候和地形條件的氣候模式。在數值天氣預報數據的支撐下，中國電科院研發了高海拔地區風能和太陽能資源評估平臺，這將對西藏中部電網新能源發電的開發和利用產生指導作用，推動光伏等新能源發電及相關產業在西藏的健康發展，為建設高原堅強智能電網提供強大的技術支撐。

在全球能源互聯網戰略的展望之下，中國電科院還完成了對北極地區環境特征及風電資源的評估，以及對北極地區風電開發的技術研究。“結合俄羅斯在國際氣象組織發布的北極沿岸地區空間氣象觀測數據，我們完成了北極地區風資源宏觀情況的綜合評估。”遲永寧表示，這為實現俄羅斯、中國清潔能源互聯互通奠定了基礎。

截至2015年6月，全國風電并網容量1.06億千瓦，10年增長了近100倍;光伏并網容量0.36億千瓦，5年增長了近100倍。“十三五”期間，我國的新能源將進一步發展，風電規模達將2億千瓦，太陽能發電將達1億千瓦。

如今，數值天氣預報水平的日益提高正不斷增強新能源功率預測的精度，中國電科院數值天氣預報運行中心挖掘著氣象預報對提升電力生產的經濟效力和安全性能的巨大潛力。

未來，中國電科院將繼續為我國新能源資源的開發提供持續、強大的科技支撐，全力推動新能源行業發展。