今年3月中旬，中國氣象局正式向全國氣象部門下發(fā)風(fēng)能太陽能短期預(yù)報(bào)產(chǎn)品，為各地風(fēng)能太陽能預(yù)報(bào)服務(wù)提供支撐。不僅如此，氣象部門還面向國家電網(wǎng)華北調(diào)度控制中心、南方電網(wǎng)等電力能源行業(yè)提供實(shí)時(shí)服務(wù)。業(yè)務(wù)化運(yùn)行、專項(xiàng)服務(wù)、科技支撐，這一系列舉措落地的背后是強(qiáng)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(fā)的風(fēng)能太陽能專業(yè)數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)（以下簡稱“風(fēng)光系統(tǒng)”）。

研發(fā)：鋪就風(fēng)能太陽能預(yù)報(bào)基石

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，能源需求總量不斷攀升。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，國家將開發(fā)風(fēng)能太陽能等可再生能源作為重要戰(zhàn)略任務(wù)來抓。

風(fēng)電的隨機(jī)、波動(dòng)、不穩(wěn)定性對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生一定影響，為此，氣象部門利用中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式開展風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)報(bào)，是提高風(fēng)電可調(diào)度性、降低其對電網(wǎng)安全影響的重要手段。為進(jìn)一步推動(dòng)風(fēng)能太陽能資源氣象業(yè)務(wù)高質(zhì)量發(fā)展，提升國省風(fēng)能太陽能預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)能力，由北京城市院研發(fā)的風(fēng)光系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

參與風(fēng)光系統(tǒng)研發(fā)的北京城市院數(shù)值模式團(tuán)隊(duì)副研究員楊揚(yáng)介紹，該系統(tǒng)是我國首個(gè)面向風(fēng)電/光伏預(yù)報(bào)的高分辨率專業(yè)風(fēng)能太陽能數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)。其前身是2012年建立的基于BJ-RUC的風(fēng)能太陽能預(yù)報(bào)系統(tǒng)，自2015年以來，北京城市院開始搭建新的風(fēng)能太陽能專業(yè)數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)，為滿足風(fēng)能太陽能預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)需求，數(shù)值模式團(tuán)隊(duì)有針對性地進(jìn)行了風(fēng)電/光伏關(guān)鍵要素高頻輸出及其預(yù)報(bào)性能的改進(jìn)、靜態(tài)數(shù)據(jù)集更新以及熱啟動(dòng)循環(huán)技術(shù)和對流尺度資料同化等技術(shù)研發(fā)。

風(fēng)光系統(tǒng)預(yù)報(bào)區(qū)域包含整個(gè)中國區(qū)域，采用ECMWF全球模式預(yù)報(bào)場為驅(qū)動(dòng)場，并同化探空、地面、飛機(jī)報(bào)等常規(guī)觀測資料和全國區(qū)域地基GPS天頂總延遲資料。系統(tǒng)每天兩次預(yù)報(bào)，可提供全國區(qū)域逐15分鐘風(fēng)電/光伏發(fā)電功率預(yù)報(bào)所需的氣象要素預(yù)報(bào)場。

應(yīng)用：磨煉提升系統(tǒng)產(chǎn)品性能

歷時(shí)4年研發(fā)，風(fēng)光系統(tǒng)于2019年實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行，作為重要數(shù)據(jù)源支撐中國氣象局公共氣象服務(wù)中心研發(fā)的風(fēng)能太陽能氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)CMA-WSP1.0。幾年間，風(fēng)光系統(tǒng)產(chǎn)品先后在全國十余個(gè)省份的100多個(gè)風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率預(yù)測應(yīng)用。從今年起，氣象部門為全國31個(gè)�。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和南方電網(wǎng)公司提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)產(chǎn)品服務(wù)，向多個(gè)新能源公司運(yùn)營的數(shù)百個(gè)風(fēng)電場和光伏電站提供基礎(chǔ)預(yù)報(bào)服務(wù)，為新能源的高效開發(fā)利用提供支撐。

進(jìn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用的同時(shí)，研發(fā)工作也同步跟上。在風(fēng)光系統(tǒng)業(yè)務(wù)運(yùn)行期間，數(shù)值模式團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)，針對風(fēng)電/光伏預(yù)報(bào)需要更長預(yù)報(bào)時(shí)效的需求，將預(yù)報(bào)時(shí)效由原來的126小時(shí)拓展到228小時(shí)。同時(shí)，針對風(fēng)電/光伏關(guān)鍵預(yù)報(bào)要素的預(yù)報(bào)系統(tǒng)誤差、地面短波輻射和輪轂高度風(fēng)速等要素的預(yù)報(bào)性能提升等目標(biāo)，進(jìn)行一系列技術(shù)研發(fā)，并在模式垂直層設(shè)置、輻射預(yù)報(bào)關(guān)鍵物理過程優(yōu)化、輪轂高度風(fēng)和10米陣風(fēng)診斷方案研發(fā)、模式地面要素預(yù)報(bào)和降水關(guān)鍵物理過程優(yōu)化等多個(gè)方面形成理論基礎(chǔ)扎實(shí)、業(yè)務(wù)應(yīng)用效果明顯的優(yōu)化解決方案和核心技術(shù)。

“針對每項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，我們先后開展了‘方法研發(fā)—個(gè)例測試—批量試驗(yàn)—業(yè)務(wù)對比試驗(yàn)’的全鏈條應(yīng)用及持續(xù)深入的檢驗(yàn)評(píng)估，最終實(shí)現(xiàn)整體技術(shù)方案的綜合集成，并對系統(tǒng)進(jìn)行全面迭代升級(jí)。”楊揚(yáng)說，數(shù)值模式團(tuán)隊(duì)在原有基礎(chǔ)上對風(fēng)光系統(tǒng)進(jìn)行拓展，使系統(tǒng)預(yù)報(bào)性能明顯提升，進(jìn)一步提高了對中國氣象局風(fēng)能太陽能預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的支撐能力。