北极星智能电网在线讯:编者按：“张北的风点亮北京的灯”。去年，北京冬奥会和冬残奥会场馆实现100%绿电供应，来自河北张北地区的风光绿电，让“绿色办奥”成色十足。将风、光等自然资源变成绿电，离不开精细的气象服务。张北地区每年可向北京输送风光绿电约140亿千瓦时，约占北京年用电量的1/10。
利用风、光资源发电，加快可再生能源替代，是推动我国能源结构转型、实现碳达峰碳中和目标的重要方面。党的二十大报告明确，“加快规划建设新型能源体系”。今年《政府工作报告》提出，“加快建设新型能源体系”。
3月23日世界气象日来临之际，记者赴张北地区，探访气象如何服务新能源产业发展、助力“双碳”目标实现。
精密监测——
每天捕捉风、光信息，每15分钟报送一次
张北坝上草原，“大风车”不停转动，景象蔚为壮观。
河北省张家口市北靠内蒙古高原，西北高、东南低，地处温带大陆季风气候区域。从内蒙古高原吹来、翻越阴山山脉的大风，从西北坝上，吹到冬奥会举办地崇礼等地。
“张北的风，一年吹到冬。”张家口人说，坝上的大风不仅常年吹个不停，还很“硬”。
张北县气象局副局长郭馨泽说：“张北年平均风速达每秒3米多，全年3级以上大风日数达到348天。冬天的时候，冷风吹到脸上硬生生地疼。”
风多、风“硬”，意味着风能资源丰富。张家口风能资源储量超过2000万千瓦，是全国首个获准建设双百万千瓦级风电基地的地区。
张北的太阳光照也很充足。阳光强烈时，带着热力直灼皮肤，让人眼睛都睁不开。张北因此被称为“风的故乡，光的海洋”。
中国气象局发布的《中国风能太阳能资源年景公报》显示，张家口所在的河北北部，是我国风能、太阳能资源丰富的地区。
“用风能、太阳能发电，要先把风速、风向、气温、湿度、太阳辐射、云量等气象要素数据收集到位，做出风电、光伏发电气象预报，才能预测出能发多少电。”河北省气象局气象服务中心数据研发科科长张金满说。
变幻难测的风、光，极大地影响着电力的生产、调度，气象工作人员全力以赴“追光捕风”。
张北在全县布设了气象要素观测设备，每一个风力发电场内都有不同高度的测风塔，光伏电站也布设了测光站。天气雷达以及天空中的风云气象卫星，都在精密捕捉着张北地区风、光的变化。
在中国电科院张北试验基地里，气象卫星地面接收站向着天空伫立，时时接收着气象卫星传来的风、光等信息。
“每天捕捉风、光信息做预报，每15分钟就要报送一次。”中国电科院电力气象团队负责人王勃说。
张金满称自己是“追光者”。3年来，河北省气象局在光伏电站、气象站建起了58套辐射监测站。结合周边大量气象设备的监测数据，以及河北的地形、大气环境、光的特点等，张金满团队研发出了光伏功率预测系统，“接下来我们要下更大力气‘捕风’，开展风力发电功率预测系统研发。”
“我们时时刻刻都在紧追风、光，因为风、光监测预报数据要精密到时刻、点位。”张家口市气象局气象服务中心主任胡雪说。她的团队“追光捕风”后，要精准预报每一个电线杆塔点位的天气，提前发出风险提示，最大限度减少不利天气及气象灾害对电网的影响。
精准预报——
每天都优化预测系统，预测准确率达85%左右
从张家口市区驱车一路向北，上百米高的白色大风机成群结队矗立在广袤草原上，成为一道道亮丽风景。一排排深蓝色的光伏发电板栉比相连，在太阳的照射下熠熠生辉。
作为国家级可再生能源核心示范区，张北的风能、太阳能被转化为电能，源源不断地并网、输送，点亮了北京的万家灯火。
“风光发电，受天气影响很大。”张金满说，风太小，风机转不了；风太大，风机会停机。下场雪，刮沙尘，来块云，光伏板可能会被覆盖遮挡，影响发电。
“我们既要靠天吃饭，又不能完全看老天爷的脸色。”国网冀北张家口风光储输新能源有限公司党建部副主任梁立新说。2009年，该工程在张北开建，目标是要建成全国百兆瓦级的能源综合利用示范工程。通过储能技术、气象预测、风光互补，风电、光伏发电不稳定带来的生产、调度、并网等世界性难题，正在逐步破解。
其中，气象预测发电功率的准确率极为关键。简单来说，就是根据当天的风、光等气象条件做出天气预报，输入发电功率模型，算出风、光电场能发出多少度电。预测准确，报给电网调度部门，形成生产调度计划，才能并网、输送出去。
在公司的风光储输工程运行监控中心，大显示屏右上角，当天总发电量数不断攀升。屏幕左端的风速、风向、气温等气象数据实时更新。屏幕中间的“风光互补模式”运行曲线显示，当天12时至13时之间，风、光出力（风、光的能量转化成电能的过程）达到最大值。
值班长赵博超紧盯着大屏幕，关注着每15分钟更新的预测结果，“我们每天都在优化预测系统，目前预测准确率为85%左右，达到行业先进水平。”
对利用风、光发电的新能源行业来说，精准电力气象预报是永恒的追求。“风力预报每相差一级，风机功率预测的误差可能会达到40%左右。”王勃说。为此，中国电科院专门成立了电力气象数值预报中心，并正在探索通过物联网、人工智能、云计算等新一代信息技术的深度融合应用，不断提高气象预报精准度。
前不久，中国气象局首次下发国家级风能太阳能资源中长期预测产品，每月中旬滚动发布。
利用日益丰富的气象数据，中国电科院优化开发风能、太阳能发电功率预测系统。这一预测系统已覆盖我国约80%的新能源电站，预测精度不断提升，有力促进新能源产业发展。
精细服务——
对每一个发电场提供直通式服务，保障绿电稳定输送
风电、光伏等发电项目大多地处偏远山区、旷野，天气复杂多变，恶劣天气不时袭来，影响着电力设备的安全和发电效率。例如，高温会造成导线温度过高，引发跳闸事故；冬季大范围覆冰会压倒杆塔；强降水会损坏输变电设备等。
在张北，每一个风光发电场都安装了防雷设备，同时还要防范每秒25米以上的大风、低于零下20摄氏度的低温天气以及沙尘暴、强降雪等。“我们对每一个发电场提供直通式服务，每一次重大天气过程都会提前预报预警，帮助场站防雷防雪防沙尘暴等。”郭馨泽说。
几天前，国网冀北电力有限公司张家口公司输电运检中心主任丁斌，收到市气象局气象服务中心发来的大风蓝色预警专报，立即启动应对方案，对重点线路开展专项巡视排查，提前采取防范措施，增强了电网设备抵御恶劣天气的能力，最大限度保证了电网安全稳定运行。
“去年3月中旬下了一场冻雨，张家口电网部分线路出现覆冰。由于提前得到气象预警，我们及时安排人员进行现场观冰，随时掌握覆冰厚度变化，提前准备好应对措施，避免了输电事故发生。”丁斌说。
每天发布电力气象专报；重大天气过程发布重要气象专报、快报及预警；提供山火风险预报等分灾种专报、实时预报，并专门定制了电力气象服务微信公众号；对输电杆塔、重要设备、变电站进行逐小时、逐点位预报……
“我们努力让气象服务越来越精细。比如，前几年山火引起的线路跳闸时有发生，因此我们开发了电力气象服务火点监测平台。”胡雪说，张家口市气象局气象服务中心通过卫星遥感数据监测火源，一旦发现火源点，会第一时间发出警示。去年，因为有了山火监测预警，输电线路因山火而跳闸的事件大大减少，进一步保障了输电安全。
尝到精细服务的甜头，丁斌表示，今年要和气象部门进一步加强合作，更好保障地区电网安全运行，促进地方经济发展，助力新型电力系统示范区建设。张家口市气象局气象服务中心副主任赵海江说：“我们正在筛选地点，在重点线路布设微气象站，增加观测的气象要素，提供更加精准精细的电力气象服务。”
张金满介绍，针对全省的集中式光伏电站和分布式光伏、风电场，河北省气象局提供精细化数值预报服务，并研发了光伏功率预测系统，已在14个光伏场站安装使用。对省级电网调度、输电部门每天提供两次未来10天精细化预报，每15分钟提供一次未来4小时天气预报，推演未来天气变化过程，提前发出气象灾害预警。河北省气象局气象服务中心还牵头成立了“电力气象服务联盟”，整合省市电力气象技术和资源，专门为新能源电力企业提供专业气象服务。
如今，冀北区域生产输送的每2度电中就有1度电是绿电。今后，随着科学技术进步、气象服务保障提质增效，绿电占比将不断提升，张北的风将持续点亮万家灯火，续写绿色低碳发展新篇章。
