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摸清底数 勾勒无限可能
——风电和光伏发电资源普查试点工作观察

发布时间:2024年06月14日 来源:中国气象报社

能源是现代经济和产业发展的生命线,推动新能源高质量发展是实现经济社会高质量发展的题中之义。“十四五”以来,我国风电和光伏发电装机规模年均增长超过1亿千瓦。截至今年4月底,全国风电、光伏发电累计装机超过11亿千瓦。

准确摸清我国风电和光伏发电等新能源资源底数,是落实习近平总书记关于保障国家能源安全的重要论述精神的具体举措,对于推动实现“双碳”目标和新能源高质量发展具有重要意义。6月6日,国家发展改革委、中国气象局等6部门联合印发《关于开展风电和光伏发电资源普查试点工作的通知》(以下简称《通知》),确定河北、内蒙古、上海、浙江、西藏、青海等6省(自治区、直辖市)作为试点地区,以县域为单元开展风电和光伏发电资源普查。

本次试点工作将充分利用近年来气象高质量发展成果,加强气象探空、卫星遥感、自主可控的精细化数值模拟等新技术、新资料、新成果的全面应用。试点地区遵循边建设、边应用、边总结、边改进的原则,及时梳理问题、改进技术路线并完善工作流程。中国气象局后续将以此为样板,在全国范围内开展大规模风光资源普查。

以点带面探索实践路径

遵循普查基础良好、对象覆盖全面、具有区域典型性等原则,河北等6省(自治区、直辖市)被确定为试点地区,涵盖不同纬度、地形、气候区、开发利用类型,同时覆盖了不同经济发展水平地区。在地理分布上,试点地区覆盖华北、西北、西南、东南沿海等资源基础良好区域;在资源普查类型上,主要开展陆上风电、地面光伏和屋顶式分布光伏发电资源普查,具备条件的地区还将因地制宜开展光热及领海范围内海上风电、海上光伏、海洋能等其他新能源资源普查;在资源开发上,涵盖沙戈荒基地式规模化开发、近海和深远海开发、水风光互补开发、分散分布开发等。

“例如,海洋资源优越的上海和浙江既有发展海上风电和光伏发电的基础,又可探索发展潮汐能、潮流能等新能源。此外,二者高度城市化导致土地资源稀缺,发展屋顶分布式光伏发电将大有可为。”中国气象局风能太阳能中心科学主任、局资源普查试点工作技术组组长申彦波介绍。

河北作为最早一批风电发展地区,对风能资源的探索和开发已相对成熟,如何在已建成电站地区探索节能增效新路径是下一阶段需要面对的挑战。

在“三北”工程的“主战场”内蒙古,将进一步探索防沙治沙和风电光伏发电一体化长效发展,统筹推进当地增绿、增能、增收。

上海将立足超大城市特点,聚焦深远海域风资源普查等制定具体的实施方案。

西藏和青海属于风光资源条件好的高海拔地区。青海将持续探索水风光互补发展,西藏则探索开发高海拔无人区蕴藏的新能源资源。

内蒙古自治区气象局气候中心副主任赵艳丽表示,“通过此次试点工作,可以准确掌握自治区资源禀赋,促进当地构建新型能源体系,以更大力度推动新能源高质量发展。”同时,气象部门将强化与自治区、盟市等多级能源管理部门联动,统筹自治区内各级气象部门观测、数据、模拟、评估等优势技术力量,加强与自然资源、发电企业等部门合作。

“青海将重点围绕风能和光伏资源开发服务需求,建立更加全面、时空分辨率更高的全省风能太阳能资源数据集,绘制最新的全省风能太阳能图谱。”青海省气象局气候中心副主任刘鹏介绍,省气象部门将通过推进试点建设,充分挖掘风能太阳能开发潜力,强化核心技术攻关,有效提升风光资源气象服务能力。

气象技术人员在甘肃省瓜州安倍第六风电场进行风电功率预报系统的现场安装和调试 。安晓东 摄影

四级联动建站网摸底数

中国气象局结合实际,在建立统一的工作机制和技术标准、合理布设风能太阳能资源观测网、建设风能太阳能资源评估数据集、开展风能太阳能资源禀赋精细化评估、完善资源普查评估系统等5个方面,明确了15项重点任务。

在机制上,国省市县四级联动完成本次试点工作,实现对县域1公里乃至百米尺度分辨率的风资源和太阳辐射资源的精细化分布、空间分布、时间变化等数据的观测和评估,摸清风光时空波动和互补特性、极端气象条件对其影响情况。

国家级业务单位将完成高时空分辨率风光资源数据集的制作,并将其提供给试点地区气象部门使用。各试点省(自治区、直辖市)气象部门在数据集的基础上,评估分析本地区情况;市、县级气象部门则需对评估结论进行检验核实。

“未来,更大规模新能源基地的建设,首先要解决规划和选址问题,而这取决于‘天、空、地’三个资源条件,要在此基础上综合筛选出最符合建设的‘交集’地区。”申彦波表示,“天上”资源需要气象部门摸清风、光伏辐照分布和太阳辐照强度分布情况;空中资源需要能源、电力等部门筛选有电网通道基础或可延伸的地区;地表资源则需要自然资源、生态环境等部门梳理已有土地、海洋、生态红线等规划。

在技术层面,气象部门将聚焦三方面重点攻关——

第一方面是建设观测网络。原则上,试点地区陆上各县应至少保证1个180米高度的风资源观测点和1个太阳能辐射观测点,沿海试点地区海上至少保证5个200米高度的风资源观测点和5个太阳能辐射观测点。

此前,中国气象局联合国家能源局和财政部实施全国第四次风能资源详查和评价,建设了由400座测风塔组成的风能资源详查观测网。当时风力发电主流风机轮毂高度为100米,设立的测风塔主体高度为70米至120米,结合现在新能源产业发展形势,本次将把测风塔的高度延伸至180米,以测得不同高度层风的数据。

以往太阳能资源观测,气象部门仅在科研项目中开展全国1公里分辨率的太阳能资源分布评估工作,支撑我国光伏扶贫工程的实施,大范围光伏资源普查尚属首次。“以这次试点工作为契机,气象部门将建立完善风能太阳能专业观测网,用观测数据对数值模拟的预报预测进行订正检验,形成完整的风光资源模拟、评估和分析体系。”申彦波表示。

第二方面是建立高精度基础数据集。通过收集和整编各类测风测光数据,研发多源数据融合和人工智能技术,形成高时空分辨率风能、太阳能资源数据产品,研制重点区域百米尺度风能太阳能资源数据集。试点地区将形成逐小时的水平方向1千米、垂直方向70米至300米逐10米分辨率的风能资源数据集和1千米、逐小时太阳能资源数据集。

第三方面是评估资源禀赋。气象部门将针对新能源行业发展的特点和需求,开展风能太阳能资源精细化评估、风能太阳能高影响天气分析、大型风电场太阳能电站(群)气候效应评估、风能太阳能气候变化预估、风能太阳能资源禀赋综合评估。

试点工作将在2025年底进入全面总结阶段,形成以县域为单位的陆上(海上)风电和地面(海上、屋顶)光伏等资源普查报告、高精度风光资源图谱、可开发量数据库等成果。

2023年全国太阳能水平面总辐照量分布图 图片来源:中国气象局风能太阳能中心

(作者:李悦 刘丹 黄彬 责任编辑:张林)

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