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風(fēng)電發(fā)展氣象先行 從資源詳查到功率預(yù)報

2015-04-03 來源:中國氣象報 瀏覽數(shù):553

  從風(fēng)車磨坊到帆船,再到風(fēng)力發(fā)電,幾千年來,作為動力的來源,風(fēng)一直為人類所用。在如今氣候變暖的大背景下,保護環(huán)境、節(jié)能減排更成為全世界的共同訴求。作為一種清潔能源,風(fēng)力發(fā)電恰逢其時,成為世界上增長最快的發(fā)電方式。
  風(fēng)電的發(fā)展理所當(dāng)然地受到氣象部門的關(guān)注,從風(fēng)能資源詳查到發(fā)電功率預(yù)報,氣象部門盡己所能,為我國風(fēng)電事業(yè)做出貢獻。
  風(fēng)能評估:開發(fā)的前提
  開采石油,需要先行勘探,風(fēng)雖然無處不在,但卻不是每一個地方都適于發(fā)電。為了避免盲目開發(fā),我們需要事先進行評估。
  2015年1月28日,中國氣象局風(fēng)能太陽能資源中心公布《全國風(fēng)能資源詳查和評價報告》,得到了全國各地各高度層上不同等級的風(fēng)能資源圖譜和技術(shù)可開發(fā)量。這一成果為全國風(fēng)電開發(fā)的規(guī)劃和風(fēng)電場選址提供了重要的基礎(chǔ)依據(jù)。
  在此之前,氣象部門已多次針對風(fēng)能資源開展普查和詳查。如何評估風(fēng)能資源的位置、區(qū)域范圍和儲量?積累了無數(shù)氣象觀測資料的氣象部門有自己的絕招。
  第一招叫做資料分析,這包括氣象站的歷史觀測資料,也包括測風(fēng)塔的觀測資料。技術(shù)人員剔除周圍建筑物等無關(guān)因素的影響,訂正觀測資料,根據(jù)地形地表條件計算風(fēng)速,再基于風(fēng)速計算出風(fēng)功率的分布。
  觀測站提供了地面表層10米高的數(shù)據(jù),但風(fēng)機輪轂往往位于50米以上的空中,于是氣象部門建成了由400座測風(fēng)塔組成的全國風(fēng)能資源觀測網(wǎng),利用測風(fēng)塔觀測風(fēng)場情況,以得出更為真實有效的數(shù)據(jù)。
  第二招叫做數(shù)值模擬,和數(shù)值天氣預(yù)報的原理相同,氣象部門將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)值模擬系統(tǒng)中,還原出整個風(fēng)場的情況,進一步提升風(fēng)能資源評估的精確度。
  這樣一來,利用氣象部門得出的風(fēng)能資源分布情況,風(fēng)電行業(yè)的開發(fā)商們就可以放心大膽地投資、建設(shè)風(fēng)機了。
  風(fēng)電功率預(yù)報:提高穩(wěn)定性  
  這些年來,風(fēng)能資源評估不斷進行,風(fēng)電開發(fā)也是節(jié)節(jié)走高。不過,發(fā)展的同時也面臨著困難。
  電力是一種特殊的能源,石油、煤炭可以大量囤積,而電網(wǎng)則需要供需的動態(tài)平衡,需要高度的穩(wěn)定性,這就對風(fēng)電的利用提出了挑戰(zhàn)。
  風(fēng)是任性的,它的速度時刻在發(fā)生變化,這就導(dǎo)致它的輸出并不完全穩(wěn)定。中國氣象局風(fēng)能太陽能資源中心副主任楊振斌介紹,“風(fēng)電具有隨機性、間歇性、波動性特點,而電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行要求電源出力穩(wěn)定、可控,如果局部電網(wǎng)100份電力當(dāng)中只有1份是風(fēng)電,那風(fēng)電對電網(wǎng)的影響是微不足道的,但是100份里頭有20份風(fēng)電的話,一旦天氣在較短的時間內(nèi)由大風(fēng)轉(zhuǎn)為小風(fēng)、甚至靜風(fēng),而其他的電源又無法在相應(yīng)的時間內(nèi)補充上來,就給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來困難,會影響電力系統(tǒng)的安全性。”
  這樣的特性導(dǎo)致風(fēng)電難以被電網(wǎng)大量接納,進而導(dǎo)致棄風(fēng)(指風(fēng)機雖已裝機卻未用于發(fā)電)問題,而解決這一問題還需要風(fēng)電功率預(yù)報來幫忙。
  風(fēng)電功率預(yù)報能夠提高風(fēng)電的可預(yù)見性,電網(wǎng)可以明確區(qū)域內(nèi)風(fēng)電發(fā)電預(yù)期,從而科學(xué)制定發(fā)電計劃,進行電力調(diào)度。而風(fēng)電場開發(fā)企業(yè)也可以利用風(fēng)電預(yù)報選擇風(fēng)力較小的天氣合理安排風(fēng)電機組設(shè)備的檢修,盡可能減少因風(fēng)電機組檢修無法發(fā)電帶來的發(fā)電量損失。
  風(fēng)電棄風(fēng)抵消增長的隱憂
  張博庭
  清潔、環(huán)保、綠色,這是加諸風(fēng)力發(fā)電之上的美好光環(huán)。如今,我國風(fēng)電行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛,裝機容量不斷提升。2014年,其投資規(guī)模首度超越了火電。不過,在風(fēng)電繁榮的表象下,我們應(yīng)當(dāng)注意到產(chǎn)能過剩的隱憂:許多風(fēng)機吊裝完成后,并沒有發(fā)揮它的產(chǎn)能,而是迫于市場現(xiàn)狀,不得不停止轉(zhuǎn)動。
  截至2014年年底,我國并網(wǎng)風(fēng)電裝機容量為9637萬千瓦,占全球風(fēng)電裝機的四分之一,風(fēng)電發(fā)電量達到1534億千瓦時。中國風(fēng)能協(xié)會日前公布了2014年的風(fēng)機吊裝容量成績單:新增風(fēng)電出廠吊裝容量2335.05萬千瓦,較2013年增長45.1%,創(chuàng)歷史新高。
  與上述“增長”數(shù)據(jù)相比,我國風(fēng)電的利用小時數(shù)卻在大幅下降。2014年我國并網(wǎng)風(fēng)電設(shè)備平均利用小時1893小時,同比減少181小時,黑龍江、吉林、遼寧以及甘肅等地風(fēng)電平均利用小時均低于1900小時盈虧平衡點,其中吉林僅為1501小時。2014年我國棄風(fēng)率達到8%。遠超5%的合理區(qū)間。

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