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加强气象赋能提升电网韧性

  

加强气象赋能提升电网韧性(图1)

  今年的政府工作报告提到,我国构建起全球最大、发展最快的可再生能源体系。“十四五”时期,我国能源供应“含绿量”进一步提升。截至2025年年底,全国新增风电、太阳能发电装机超4.3亿千瓦,同比增长22.0%,再创历史新高。同时,风电、太阳能发电累计并网装机容量达到18.4亿千瓦,占比达到47.3%,超过火电。

  风电、光伏发电等“看天吃饭”的新能源发电装机历史性超过火电,气象因素对新型电力系统的影响日益凸显。近年来,极端天气多发、频发、强发、并发,显著影响风电、光伏发电出力,给电网安全稳定运行带来更大挑战。

  国家电网有限公司长期重视气象工作,多年来在气象监测预警、防灾减灾等方面持续布局、深耕积累。随着新型电力系统加快构建,公司既向内发力,创新发展电力气象技术,锻造电网韧性和气候适应性,又向外借力,深化与气象部门的战略合作,助力电网安全稳定运行。

  全国两会通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要》提出,着力构建新型电力系统,全面提升电力系统互补互济和安全韧性水平。新型电力系统具有“高比例可再生能源、高比例电力电子设备”的“双高”及夏季和冬季高负荷的“双峰”特征,电力生产、消费各环节都与气象密切相关。

  这种不南宫股份有限公司确定性,一端系于新能源发电本身。风速、辐照度、沙尘、降水等气象要素变化带来的电源出力波动巨大。传统意义上并不构成灾害的“无风小风”“无光微光”等成为新型气象灾害。“新能源发电功率预测精度高度依赖气象预报数据。以风电功率预测为例,1米/秒的风速变化,可能导致20%的功率变化。”中国电科院可再生能源并网全国重点实验室副主任黄越辉说。大风来早了、来晚了、绕道了,都会让功率预测“失之毫厘,谬以千里”。

  另一端则来自极端天气的叠加冲击。全球性、缓发性风险,如地表加剧升温、降水模式变化等导致北方地区极端高温出现频次高、持续时间长、影响范围广,用电负荷长期高位运行。同时,短历时强降雨、区域性暴雨过程更加集中,山洪、内涝、地质灾害对输变电设施的叠加影响明显增强。数据显示,覆冰、雷电、暴雨等气象原因导致的电网故障占比达60%以上。

  而由此衍生的复合型气象灾害,如极端高温干旱、极热无风、极寒少光、极端低温雨雪冰冻等多种气象灾害风险也在叠加。国网工研院电力设施防灾减灾技术研究所灾害预警与应急技术研究室主任叶钰表示,极端天气已经从“单一灾种影响”向“多灾种耦合、连续冲击”演变,对电网在提前感知风险、精准识别薄弱环节和快速响应处置等方面提出了更高要求。

  把不确定性变成确定性,要掌控天气这个变量。中国气象局公共气象服务中心副首席王丽娟认为:“我国提出‘双碳’目标后,新能源大规模开发利用,加上全球气候变化日趋严峻,气候对电力系统的影响已不限于单一环节,而是渗透‘发输配用’全流程。精准的气象预报已成为新型电力系统稳定运行的关键因素。”

  输电线路穿山越岭,延伸至更高海拔、更复杂环境地区,常规预报难以满足电力生产运维实际需要,应针对不同地形气候条件的场站,提供分时段、分区域的新能源发电预报、功率预测等能源气象服务产品。让预报从通用走向专属,才能让电网更好“读懂”天气。

  2025年中央经济工作会议要求,加强气象监测预报预警体系建设,加紧补齐北方地区防洪排涝抗灾基础设施短板,提高应对极端天气能力。“十五五”规划纲要对“加强灾害监测预报预警,提升全天候实时监测预警能力”作出部署。

  保障能源电力安全可靠供应、推动能源清洁低碳转型,建设新型电力系统,需要更有力的气象保障和服务。

  公司科学开展电力气象技术布局。一方面,针对高比例新能源接入下保供电、促消纳的现实需求,公司指导中国电科院于2010年建立国内首个专业的面向电力气象服务的数值天气预报中心,每日2次生成未来72小时的常规气象及电力气象灾害预测信息,依托数值天气预报为电网调度、电力交易提供专业支撑。

  另一方面,聚焦电网防灾减灾,公司持续提升电力气象预报预警技术的精细化、定量化和实用化水平。覆冰是影响电网安全稳定运行的主要隐患之一。公司自2008年起将覆冰观测研究提升到战略层面,在湖南等典型重覆冰地区建立了第一批野外观测站点,并构建电网覆冰预测模型,在南方易覆冰省份试点应用。2015年,依托国网湖南电力防灾减灾中心,电网防灾减灾全国重点实验室建成,融合气象、地形、电网运行等多源数据,将易覆冰区域灾害预测精度提升至30米级。

  此后,公司相继建立覆冰、山火、雷电、舞动、台风、地质灾害六个监测预警中心,并依托国网工研院成立国网电力气象灾害预测预警中心,统筹开展灾害中心专业分析研判、预报发布等工作。电力气象监测预警实现了从通用天气预报向电网专业预警的转变,为调度运行、设备运维、应急抢险提供了精准支撑。

  公司还积极向外借力,与气象部门合作推进相关工作。自2010年起,国家电网公司与中国气象局围绕电网气象防灾减灾建立联络机制。2024年8月9日,公司与中国气象局签署战略合作框架协议,进一步加强气象观测站网共建,在电力气象预报、新能源发电功率预测、负荷一体化预测等领域加强联合攻关,共同打造电力气象科技创新体系。

  目前,在应对重大灾害性天气过程中,电网与气象、水利、应急等部南宫股份有限公司门已建立起较为完善的信息共享和联合研判机制,实现了关键数据互通、灾害过程协同分析和应急响应联动。“通过融合多源气象数据和电网设备信息,‘天气预报’逐步转变为‘灾害风险预警’,预警空间分辨率和时间提前量显著提高。”叶钰说。

  气象服务深度嵌入电力系统全流程,电网专属“天气预报”支撑电力生产运行,助力新型电力系统建设,保障国家能源安全。

  如今,精准气象服务更深融入电网规划、调度运行、应急抢险、电力交易各环节,助力构建面向未来的气候适应型电力系统。

  在调度运行上,面对新型电力系统“高比例可再生能源”的特征,精准预测让电网“摸清”新能源发电的“脾性”。“新能源出力预测精度每提高1个百分点,新能源利用率可提高0.2至0.9个百分点。”黄越辉介绍。

  在中国电科院数值天气预报中心,算力达500万亿次/秒的高性能计算机集群日夜运转。中国电科院研发覆盖全国的新能源功率集中预测平台,以数值天气预报数据为输入信息,将气象预报转化为不同预见期下的功率、电量等新能源要素,构建起不同时间、空间、天气场景的新能源发电功率预测体系,为调度部门开展发电计划、电力市场交易提供数据支撑。

  面对极端突发天气事件,灾害信息提前预警支撑电网从被动防御向主动应对转变。2024年春节前后,湖北遭遇2009年以来最为严重的雨雪冰冻灾害。灾害来临前,国网湖北电力根据中央气象台和国网防灾减灾中心的气象灾害专报,提前部署1050余台覆冰舞动监测装置、2.5万台可视化设备,调集1045支应急队伍,主动运维、主动避险、主动除险,确保了湖北省内的跨区电网和主网架未因雨雪冰冻产生结构性破坏,电力供应持续稳定。

  不止于保障电网安全运行,精准气象预报还在电力交易中释放经济价值。随着新能源全面入市,新能源产业从政策驱动转向市场驱动。气象预测也成为关键支撑——新能源功率预测是价格预测的基础,直接影响交易策略,合理利用气象预测信息可以有效降低运营成本,提高电力交易的效率和可靠性。

  在中长期尺度上,各地将气象风险前置到电网规划环节,从源头提升新型电力系统韧性。经历了2025年7月持续147小时的罕见强降雨,国网北京电力推动电网科学重建与标准提升,通过“一线一案”精准施策、应用更高标准设备材料、优化网架结构,逐步实现从抗灾到防灾减灾转变,系统性提升电网应对未来极端天气的韧性。

  极端天气带来的不确定性对电网安全稳定运行的挑战从未止息。气象技术向着更精细、更实用方向演进,在加快构建新型电力系统的进程中,助力电网不断增强“免疫力”,提升整体韧性,为应对气候之变增添更多底气。返回搜狐,查看更多