气候变化之下,气象如何影响电网运行?

发布者 | 中标研 2022-12-17

近年来,由气候变化带来的极端天气渐趋频繁,美国加州山火、得州冰冻灾害都引发了电力中断。在电网从业者看来,气候变化对电力安全稳定运行有何影响?有哪些工具能对气象和新能源发电能力进行预测?从电网调度的角度来看,未来有哪些气候方面的风险点需要注意?围绕这些问题,eo专访了中国南方电网电力调度控制中心水电及新能源处电网气象管理资深人士王凌梓。


王凌梓硕士毕业于南京信息工程大学大气科学学院,进入中国南方电网电力调度控制中心后,主要从事电网气象管理工作。


在她看来,为实现“双碳”目标,在建设新能源占比逐渐提高的新型电力系统背景下,气候变化给电网安全稳定运行带来挑战,各方持续开展跨行业合作,才能更好地应对气候变化对电网安全稳定运行带来的影响。





eo:您怎么理解气候变化和电力安全稳定供应的关系?



王凌梓:从气象学科的角度来看,气候变化是指长时间尺度内气温、降水等描述气候状态的气象要素的变化情况。由于它是一个统计学意义的概念,如果单纯从数量值来看,变化不会很大,但它带来的连锁反应十分复杂,对人类生产生活造成的影响巨大。2021年11月,第26届联合国气候变化大会发布2021年全球气候状况报告,指出2021年全球平均气温比1850-1990年高出约1.09℃。在持续异常的气候背景下,我们普通人也直观感受到高温、暴雨、台风等极端天气频次增多、强度加强。


从电网调度的角度来看,我们既关注未来几小时的短临天气、未来几天的短期天气变化,也关注周、月、季、年等时间尺度的中长期天气发展趋势,用来更好地评估气象对电网运行带来的影响。我们希望能获取发电侧、输电侧、用电侧等准确、精细的气象监测预测信息,指导电网负荷预测、来水预测、新能源预测、设备运维、防灾减灾等电网生产运行相关业务,确保电网安全稳定运行。在当前极端天气频次增多、强度增强、极端性突出的情况下,基于现代天气预报能力,定点、定量、超前提供电网气象监测预测信息,及早研判电网运行风险,将是未来电网气象业务工作的一大挑战。





eo:随着“双碳”目标的提出,新能源装机和发电量都会明显增加,这对电力系统意味着什么?



王凌梓:在“双碳”目标下,“十四五”期间是新能源进入向主力电源过渡至关重要的转型发展“攻坚期”。随着新能源发展速度的突飞猛进和装机规模的逐渐扩大,新能源随机性、波动性、间歇性的特点凸显,对电力系统调节能力需求增大,且新能源大规模并网后系统呈现高度电力电子化特征。与传统电力系统相比,电网逐步完成向广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控的新型电力系统转型,构建由“源随荷动”单方向向“源荷互动”双向协调,由“确定性”向“不确定性”规划、运行、控制的转变,形成“大电源、大电网”与“分布式、小电网”兼容互补的能源供应新格局。与此同时,丰饶的市场生态必将催生新的交易机制、商业模式,带来电力行业物质链、信息链和价值链的重塑。这将给电力系统的生产经营、运行管理等方面带来一系列颠覆性变革,电力企业需要多方面展开探索和研究,从顶层设计、系统构架、能力提升与新技术应用等方面形成技术体系和应对方案。





eo:目前有什么工具或手段能对气象和新能源发电能力进行预测?



王凌梓:南方电网十分重视提升预测预报预警能力,以管理、技术创新促进业务水平提高,在气象、新能源预测方面做了很多首创性的探索。


在气象业务方面,南方电网最近全面建成新一代气象信息应用决策支持系统,实现多项气象、超算前沿技术在电力行业的突破性应用。该系统构建了南方电网气象数据中心,接入南方区域8420个气象站点、3135个自建电力气象装置、42部雷达、2颗卫星等监测信息;建成全国电力行业首个云超算平台,自主运行国产GRAPES数值天气预报模式,每日最密运算48次,可提供空间分辨率最小1公里、预报时效覆盖短临至气候的精细化气象预测结果;系统功能覆盖电网气象要素监测预测、电网气象灾害监视预警、电网气象数据查询统计分析等主要功能,可实现重要城市、电网关键设备附近气象监测预测预警、统计分析与辅助决策。新一代气象系统自投入试运行以来,已推广应用至南方电网生产运行等各项业务领域,为负荷预测、来水预测、新能源预测、防灾减灾提供更多气象技术支持,在2022年南方区域冬季寒潮、汛期超强“龙舟水”、夏季持续最长高温等极端天气时期发挥了重要作用。


在新能源“可观”能力提升方面,南方电网建成南网区域内首个汇集集中式、分布式新能源类型,覆盖发电、预测、气象等新能源数据的新能源调度管理平台。目前接入南方电网区域内787家新能源场站信息,发电单元20238个,记录气象、出力等所有参数的E文件单次数据量达到30余万。平台实现新能源运行监视、关键指标分析、预测评价等主要功能,并将数据和功能推广共享至南方电网五省(区)6家中调、64家地调应用。在新能源“可测”能力提升方面,南网发布实施全国首个新能源功率预测生态圈培育计划,吸纳国内外气象服务机构、新能源预测厂家、高等院校、科研院所等研究优势,构造“灵活、开放”的南方电网新能源功率预测价值生态圈。“培育计划”启动以来,全国已有135家队伍网络报名参加,“培育计划”的比赛也获得国内外同行热切关注。南方电网力求依托科技创新,探索出具有南网特色的新能源功率预测解决方案。





eo:南方电网近年来在提升气象监测预测能力上的资金、人员投入如何?和其他企业、机构展开了哪些合作?



王凌梓:南方电网高度重视电网气象业务工作,近年来开展气象业务管理顶层设计,增设电网气象专业人员岗位,优先实施提升“三预”(预报预测预警)能力的相关项目,升级改造相关气象技术系统。目前,网省两级调度机构负责电网气象管理工作,均配置气象专业背景的电网气象管理人员,南网科研院、各省电科院也有电网气象、防灾减灾技术人员。为满足电网运行需求,气象相关项目申报逐年增加,重点支持气象要素变化对负荷预测、来水预测、新能源预测影响等运行支撑类,以及台风、覆冰、山火、雷电等气象自然灾害等防灾类方面的科技项目。各种核心技术系统也在陆续建成,像上面提到的新一代气象系统已经通过验收,能为电网气象业务提供技术支撑。


近年来,南方电网与气象部门增强跨行业交流,在技术、人才等方面开展全方位的合作。当前已经与气象部门建立了完善的气候趋势会商机制,每个季度均召开一次南方电网区域内会商,电网运行关键时期密集召开天气形势会商,研判下个季度、关键时期天气发生发展趋势及气象灾害风险。在刚过去的2022年11月,我们与国家气候中心、各省气象部门召开了南方电网区域冬季气候趋势会商,研判在三峰拉尼娜的影响下,南方电网区域冬季气温、降水及季节内变化趋势,尤其是研判电网比较关心的覆冰影响情况,为南方电网的各个生产部门提供参考。另外,跟气象商业公司也正在或策划开展台风、高温、低温凝冻等方面的专项合作。





eo:从电网调度的角度来看,未来有哪些气候方面的风险点需要注意?您有何建议?



王凌梓:未来新能源装机快速增长,气象对电网运行影响持续增强,当前气象预测准确率仍不能满足电网实际运行需要,电网在应对气象不确定性造成的影响方面面临极大挑战。特别是在台风、强对流、寒潮、极端强降水等重要天气过程发生时,气象预测偏差加大,电网若参考了与实况偏差较大的气象预测结果,未能充分评估气象条件变化对发、输、用电侧多方影响,将出现电力供应问题,甚至可能出现安全生产事故。未来,我们希望持续加强与气象部门的沟通合作,在“电力+气象”领域更好地发力,用气象部门最前沿的技术解决电网实际生产问题,以更大力度进行跨行业的人才交流,持续提高电网气象监测预测能力和服务水平,更好应对气候变化。

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