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    支撐全國風能太陽能中短期預報?北京城市院打造風光系統

    發布時間:2022年08月17日 來源:中國氣象報社

    今年3月中旬,中國氣象局正式向全國氣象部門下發風能太陽能短期預報產品,為各地風能太陽能預報服務提供支撐。不僅如此,氣象部門還面向國家電網華北調度控制中心、南方電網等電力能源行業提供實時服務。業務化運行、專項服務、科技支撐,這一系列舉措落地的背后是強大的科研助力,包括北京城市氣象研究院(以下簡稱“北京城市院”)研發的風能太陽能專業數值預報系統(以下簡稱“風光系統”)。

    研發:鋪就風能太陽能預報基石

    隨著經濟社會快速發展,能源需求總量不斷攀升。為實現可持續發展,國家將開發風能太陽能等可再生能源作為重要戰略任務來抓。

    風電的隨機、波動、不穩定性對電網安全穩定運行產生一定影響,為此,氣象部門利用中尺度數值天氣預報模式開展風電場發電功率預報,是提高風電可調度性、降低其對電網安全影響的重要手段。為進一步推動風能太陽能資源氣象業務高質量發展,提升國省風能太陽能預報業務能力,由北京城市院研發的風光系統應運而生。

    參與風光系統研發的北京城市院數值模式團隊副研究員楊揚介紹,該系統是我國首個面向風電/光伏預報的高分辨率專業風能太陽能數值預報系統。其前身是2012年建立的基于BJ-RUC的風能太陽能預報系統,自2015年以來,北京城市院開始搭建新的風能太陽能專業數值預報系統,為滿足風能太陽能預報業務需求,數值模式團隊有針對性地進行了風電/光伏關鍵要素高頻輸出及其預報性能的改進、靜態數據集更新以及熱啟動循環技術和對流尺度資料同化等技術研發。

    風光系統預報區域包含整個中國區域,采用ECMWF全球模式預報場為驅動場,并同化探空、地面、飛機報等常規觀測資料和全國區域地基GPS天頂總延遲資料。系統每天兩次預報,可提供全國區域逐15分鐘風電/光伏發電功率預報所需的氣象要素預報場。

    應用:磨煉提升系統產品性能

    歷時4年研發,風光系統于2019年實現業務運行,作為重要數據源支撐中國氣象局公共氣象服務中心研發的風能太陽能氣象預報系統CMA-WSP1.0。幾年間,風光系統產品先后在全國十余個省份的100多個風電場實現風電功率預測應用。從今年起,氣象部門為全國31個?。ㄗ灾螀^、直轄市)和南方電網公司提供基礎數據產品服務,向多個新能源公司運營的數百個風電場和光伏電站提供基礎預報服務,為新能源的高效開發利用提供支撐。

    進行業務應用的同時,研發工作也同步跟上。在風光系統業務運行期間,數值模式團隊進一步加強系統技術攻關,針對風電/光伏預報需要更長預報時效的需求,將預報時效由原來的126小時拓展到228小時。同時,針對風電/光伏關鍵預報要素的預報系統誤差、地面短波輻射和輪轂高度風速等要素的預報性能提升等目標,進行一系列技術研發,并在模式垂直層設置、輻射預報關鍵物理過程優化、輪轂高度風和10米陣風診斷方案研發、模式地面要素預報和降水關鍵物理過程優化等多個方面形成理論基礎扎實、業務應用效果明顯的優化解決方案和核心技術。

    “針對每項關鍵技術,我們先后開展了‘方法研發—個例測試—批量試驗—業務對比試驗’的全鏈條應用及持續深入的檢驗評估,最終實現整體技術方案的綜合集成,并對系統進行全面迭代升級?!睏顡P說,數值模式團隊在原有基礎上對風光系統進行拓展,使系統預報性能明顯提升,進一步提高了對中國氣象局風能太陽能預報業務的支撐能力。

    (作者:宛霞?責任編輯:張林)

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