“小風(fēng)年”呼喚風(fēng)電長(zhǎng)期預(yù)測(cè)

文 | 趙靚

2015年2月，國(guó)家能源局發(fā)布2014年風(fēng)電產(chǎn)業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。令人略感疑惑的是 ，2013年至2014年中國(guó)風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)與棄風(fēng)率顯示出了不同的發(fā)展趨勢(shì)：平均利用小時(shí)數(shù)下降了181小時(shí)，為1893小時(shí)；棄風(fēng)率下降4個(gè)百分點(diǎn)，為8%。

按慣常理解，棄風(fēng)率下降應(yīng)該對(duì)平均利用小時(shí)數(shù)的上升起到反推作用，而2014年的情況竟恰得其反。據(jù)專家分析，2014年平均利用小時(shí)數(shù)大幅下降的原因，應(yīng)該更多地受到了“小風(fēng)年”的影響。

其實(shí)，該專家的推論是有佐證的。本刊從國(guó)家氣候中心了解到，2014年我國(guó)三北地區(qū)冬末和春季風(fēng)速明顯偏小。風(fēng)能資源數(shù)值模擬結(jié)果顯示，2014年我國(guó)大部分地區(qū)70m高度平均風(fēng)速與近10年相比明顯偏小，其中北方地區(qū)和華南大部偏小4%到8%。與2013年相比，除新疆、青藏高原外，我國(guó)中東部大部分地區(qū)70m高度平均風(fēng)速偏小，其中黑龍江西南部、吉林西部、內(nèi)蒙古中東部、河北張北和山西等地風(fēng)速偏小8%到16%。

通過研究發(fā)現(xiàn)，這些區(qū)域常年以西風(fēng)為主，但2014年2月至2014年5月500百帕環(huán)流場(chǎng)出現(xiàn)明顯的異常，貝加爾湖至鄂霍次克海附近為顯著的高度場(chǎng)正距平，內(nèi)蒙古及東北地區(qū)對(duì)流層底層盛行東風(fēng)或偏東風(fēng)，極大地削弱了氣候態(tài)的西風(fēng)，從而導(dǎo)致我國(guó)北方地區(qū)風(fēng)力明顯偏小。

細(xì)分到我國(guó)8個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地的來風(fēng)情況可以發(fā)現(xiàn)，與2013年和近10年同期相比，蒙東和吉林西部風(fēng)電基地2月到6月70m高度月平均風(fēng)速明顯偏小；蒙西和河北張北風(fēng)電基地1月到4月和6月70m高度月平均風(fēng)速明顯偏小，5月平均風(fēng)速偏大；甘肅酒泉風(fēng)電基地1月到6月和9月到11月風(fēng)速均偏低；新疆哈密風(fēng)電基地3月、6月和9月風(fēng)速明顯偏低。江蘇風(fēng)電基地全年70m高度平均風(fēng)速與2013年和近10年基本持平，山東風(fēng)電基地年平均風(fēng)速略偏小。

除了對(duì)風(fēng)況進(jìn)行了分析研究，國(guó)家氣候中心還對(duì)我國(guó)2014年8個(gè)千萬千瓦風(fēng)電基地的理論可利用小時(shí)數(shù)進(jìn)行了測(cè)算。

“我們選擇了1.5兆瓦的風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)，結(jié)合近10年這些地區(qū)的風(fēng)速算出了理論發(fā)電小時(shí)數(shù)，并將可能存在的除風(fēng)況因素以外所導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間統(tǒng)一按照30%進(jìn)行折減，獲得了8個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地年理論發(fā)電總小時(shí)數(shù)年變化情況。” 國(guó)家氣候中心首席研究員朱蓉解釋。

2004年至2014年，我國(guó)8個(gè)千萬千瓦基地的理論發(fā)電利用小時(shí)數(shù)波動(dòng)為正負(fù)7%之間，也就是說，最少和最多理論發(fā)電小時(shí)數(shù)的波動(dòng)區(qū)間為14%。2014年剛好是這11年間理論發(fā)電小時(shí)數(shù)最低的一年，而2013年則剛好是最高的一年。由于2013年是波峰，2014年立刻遇到了波谷，使2014年理論發(fā)電利用小時(shí)數(shù)的下降表現(xiàn)得異常明顯。

同時(shí)，國(guó)家氣候中心將該數(shù)據(jù)折算成二氧化碳的減排量后發(fā)現(xiàn)，8個(gè)千萬千瓦風(fēng)電基地對(duì)二氧化碳的減排貢獻(xiàn)相對(duì)2013年減少了15%。減排影響最大的是河北和吉林，都超過了20%。蒙東、蒙西均為18%，新疆和山東分別減少了6%和2%，江蘇相對(duì)略好。

其實(shí)，早在國(guó)家能源局發(fā)布2014年風(fēng)電產(chǎn)業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之前，關(guān)于“小風(fēng)年”對(duì)2014年風(fēng)電影響的話題就已經(jīng)在“2015中國(guó)風(fēng)電新春茶話會(huì)”上備受關(guān)注。其中討論最熱烈的是，如何在未來能夠提前預(yù)測(cè)風(fēng)電集中地區(qū)，乃至某風(fēng)電場(chǎng)未來一年的風(fēng)況、理論發(fā)電小時(shí)數(shù)和碳減排量等。也就是將這些有用的數(shù)據(jù)從“回顧”，提前到“預(yù)測(cè)”，以便業(yè)主更好地去管理風(fēng)電場(chǎng)。

“在2015年之前風(fēng)況的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)并沒有如此受到關(guān)注。” 朱蓉談到：“因?yàn)?014年風(fēng)特別小，使大家一下子意識(shí)到了這個(gè)問題。”

而在風(fēng)電行業(yè)，此前我國(guó)對(duì)于風(fēng)資源的研究主要集中在風(fēng)資源評(píng)估、風(fēng)功率預(yù)測(cè)等方面，更多的精力被投放于1小時(shí)到4小時(shí)、24小時(shí)或48小時(shí)的短期預(yù)測(cè)。而在即將進(jìn)入的“十三五”期間，風(fēng)資源技術(shù)的發(fā)展方向除了短期預(yù)測(cè)外，也很有必要將長(zhǎng)期預(yù)測(cè)作為一個(gè)探討與發(fā)展的方向。

據(jù)悉，中國(guó)氣象局早在1954年就已經(jīng)開始了氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)，目前國(guó)家氣候中心是世界氣象組織（WMO）認(rèn)可的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)全球產(chǎn)品中心（GPC），擁有雄厚的氣候預(yù)測(cè)技術(shù)力量，提供全國(guó)、亞洲和全球氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)產(chǎn)品。國(guó)家氣候中心氣候預(yù)測(cè)室副主任柯宗建博士介紹說：“目前的氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)涵蓋了延伸期到年際尺度，為國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)提供重要的科學(xué)支撐，在農(nóng)、林、能源等行業(yè)發(fā)揮越來越重要的作用。”

準(zhǔn)確的氣候預(yù)測(cè)離不開高科技的現(xiàn)代化技術(shù)支撐，據(jù)國(guó)家氣候中心氣候系統(tǒng)模式室研究員李巧萍博士介紹，國(guó)家氣候中心的延伸期預(yù)測(cè)模式系統(tǒng)每天啟動(dòng)4個(gè)模式成員，向后預(yù)報(bào)55天，季節(jié)預(yù)測(cè)模式系統(tǒng)每個(gè)月初啟動(dòng)24個(gè)模式成員向后預(yù)測(cè)13個(gè)月，具備了為行業(yè)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。

行業(yè)基于自身的特點(diǎn)對(duì)于長(zhǎng)期預(yù)測(cè)有其特殊的需求，需要行業(yè)專家與氣候預(yù)測(cè)專家攜手，進(jìn)一步研發(fā)風(fēng)電長(zhǎng)期預(yù)測(cè)技術(shù)方法。例如，如何基于動(dòng)力系統(tǒng)模型提高預(yù)測(cè)產(chǎn)品分辨率，也就是“降尺度”，從關(guān)注整個(gè)電網(wǎng)、風(fēng)電基地、區(qū)域，到關(guān)注某個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的長(zhǎng)期風(fēng)況如何，為風(fēng)電行業(yè)各類相關(guān)需求提供針對(duì)性服務(wù)。

英國(guó)氣象局在針對(duì)電力系統(tǒng)預(yù)測(cè)方面的服務(wù)能力較強(qiáng)。目前，國(guó)家氣候中心與英國(guó)氣象局啟動(dòng)了一項(xiàng)名為“中英氣候科學(xué)服務(wù)伙伴計(jì)劃”的合作，通過借鑒、學(xué)習(xí)和研發(fā)，“搭起行業(yè)需求同氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)間的橋梁”，從而為風(fēng)電做好有針對(duì)性的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)服務(wù)。