氣象預(yù)報提升光伏發(fā)電可預(yù)測性

　 張廣明

　　根據(jù)規(guī)劃，中國氣象局將推出光伏電站太陽能數(shù)值天氣預(yù)報服務(wù)。該服務(wù)的推出，對于實現(xiàn)光伏電站發(fā)電能力的預(yù)報以及電網(wǎng)的安全，都具有重要的作用和意義。
　　類似的服務(wù)已經(jīng)在風(fēng)電上開始應(yīng)用。目前，中國氣象局已建立了風(fēng)能資源預(yù)報業(yè)務(wù)，為風(fēng)電并網(wǎng)和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供有力的氣象預(yù)報支持。
　　除此之外，中國氣象局正在組織開展全國太陽能資源詳查與評價的立項和啟動準(zhǔn)備工作，將通過詳查與評價摸清我國太陽能資源的儲量、分布特點(diǎn)及其變化規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上建立起太陽能資源分析評價體系。
　　實際上，無論是從具體的電站選址還是直接關(guān)系到電站盈利的最終并網(wǎng)，相應(yīng)的氣象服務(wù)的重要性不言而喻。作為一個新興行業(yè)，目前光伏電站建設(shè)對于氣候資源的認(rèn)識以及利用存在著不少誤區(qū)。比如：太陽能電站的氣候可行性論證是否真的如一些企業(yè)想當(dāng)然的認(rèn)為是可有可無的環(huán)節(jié)？光伏發(fā)電企業(yè)自主測光是否合法？其相關(guān)氣象環(huán)境資料應(yīng)如何管理？光伏電池板的安裝傾角就是當(dāng)?shù)鼐暥葐�？帶著上述問題，《太陽能發(fā)電》雜志記者專訪了中國氣象局公共氣象服務(wù)中心（中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評估中心 www.cwera.cma.gov.cn）副主任潘進(jìn)軍先生。
　　記者：我國的《氣象法》以及《氣候可行性論證管理辦法》等，均規(guī)定了各級氣象主管機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)組織對大型太陽能、風(fēng)能等氣候資源開發(fā)利用項目進(jìn)行氣候可行性論證，您能否就這方面做一些介紹？
　　潘進(jìn)軍：《中華人民共和國氣象法》中第三十四條規(guī)定，各級氣象主管機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)組織對城市規(guī)劃、國家重點(diǎn)建設(shè)工程、重大區(qū)域性經(jīng)濟(jì)開發(fā)項目和大型太陽能、風(fēng)能等氣候資源開發(fā)利用項目進(jìn)行氣候可行性論證。具有大氣環(huán)境影響評價資格的單位進(jìn)行工程建設(shè)項目大氣環(huán)境影響評價時，應(yīng)當(dāng)使用氣象主管機(jī)構(gòu)提供或者經(jīng)其審查的氣象資料。
　　為了規(guī)范氣候可行性論證活動，合理開發(fā)利用氣候資源，避免或者減輕規(guī)劃和建設(shè)項目實施后可能受氣象災(zāi)害和氣候變化的影響，根據(jù)《中華人民共和國氣象法》等有關(guān)法律、法規(guī)的規(guī)定，中國氣象局制定并公布了《氣候可行性論證管理辦法》，自2009年1月1日起施行�！掇k法》第四條規(guī)定了包括大型太陽能、風(fēng)能等氣候資源開發(fā)利用建設(shè)項目在內(nèi)的應(yīng)當(dāng)進(jìn)行氣候可行性論證的項目，其氣候可行性論證的主要內(nèi)容，包括規(guī)劃或者建設(shè)項目氣象資料來源及其代表性、可靠性說明、所在區(qū)域的氣候背景分析、氣候適宜性、風(fēng)險性以及可能對局地氣候產(chǎn)生影響的評估、極端天氣氣候事件出現(xiàn)概率等。
　　記者：就您了解的情況來看，目前國內(nèi)對太陽能發(fā)電項目進(jìn)行氣候可行性論證處于一種什么情況？
　　潘進(jìn)軍：作為明確的法律條文，涉及到的相關(guān)方都應(yīng)該認(rèn)真遵守和執(zhí)行。但由于目前我國對重大工程項目的氣候可行性論證環(huán)節(jié)的管理及監(jiān)管不到位，大量規(guī)劃、建設(shè)的工程項目——也包括大型太陽能、風(fēng)能等氣候資源開發(fā)利用項目的規(guī)劃和建設(shè)均未按照相應(yīng)的規(guī)定開展氣候可行性論證。
　　就太陽能發(fā)電項目而言，目前大多數(shù)電力企業(yè)在進(jìn)行太陽能發(fā)電項目可行性研究時也未開展氣候可行性論證，與相關(guān)法律中的要求相比，還有很大的距離。
　　記者：導(dǎo)致這種情況的原因有哪些？
　　潘進(jìn)軍：在我個人看來，原因主要有兩個方面：首先是認(rèn)識方面的問題，這是主導(dǎo)因素。一些企業(yè)出于省錢、省事和僥幸心理，不對長遠(yuǎn)風(fēng)險進(jìn)行充分的考慮和評估；二是政府強(qiáng)制性審批環(huán)節(jié)及執(zhí)法缺位。由于受當(dāng)時客觀背景限制，《氣象法》中有些條款可能過于原則，在一定程度上影響了可操作性與約束力。而《氣候可行性論證管理辦法》規(guī)定得又很具體，也難以得到有效執(zhí)行。目前已有一些相對積極的信號出現(xiàn)，比如廣東、內(nèi)蒙古等地區(qū)已相繼制定了操作性較強(qiáng)的氣候可行性論證政府規(guī)章——《廣東省氣候可行性論證管理規(guī)定》、《內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市風(fēng)能、太陽能發(fā)電建設(shè)管理辦法》——對推動太陽能發(fā)電項目氣候可行性論證工作起到了很好的示范作用。
　　記者：國家要求對于大型太陽能項目進(jìn)行氣候可行性論證的主要目的有哪些？如果不進(jìn)行論證的話，可能會帶來哪些問題？
　　潘進(jìn)軍：開展大型太陽能項目進(jìn)行氣候可行性論證的主要目的有：一是利用氣象部門規(guī)范的、有質(zhì)量保障的氣象觀測資料開展擬規(guī)劃或者建設(shè)項目所在區(qū)域的氣候背景分析，準(zhǔn)確評估該區(qū)域的太陽能資源和潛在開發(fā)量，這是大型太陽能發(fā)電項目投資和收益估算的重要依據(jù)；二是分析建設(shè)項目所在區(qū)域的氣候適宜性、風(fēng)險性以及可能對局地氣候產(chǎn)生的影響，是進(jìn)行大型太陽能電站災(zāi)害性和投資風(fēng)險分析的前提和必要環(huán)節(jié)；三是分析影響太陽能電站所在區(qū)域的各種極端天氣氣候事件出現(xiàn)的概率，提出預(yù)防或者減輕極端天氣氣候事件對太陽能電站影響的對策和建議，是有效規(guī)避災(zāi)害性風(fēng)險、減少不必要損失的重要措施之一�？傊�，如果未按規(guī)定開展氣候可行性論證，對企業(yè)而言，可能會增大太陽能電站的運(yùn)行風(fēng)險，增加各種防范風(fēng)險的投入，增加運(yùn)行成本或降低發(fā)電效率等。
　　記者：就中國氣象局而言，下一步會不會出臺一些相關(guān)措施對這方面進(jìn)行進(jìn)一步規(guī)范？
　　潘進(jìn)軍：目前，中國氣象局及省（區(qū)、市）氣象部門正在會同有關(guān)部門積極推進(jìn)操作性更強(qiáng)的相關(guān)規(guī)范的制定和實施，但關(guān)鍵是如何強(qiáng)化強(qiáng)制性執(zhí)行，這需要全社會的共同努力。
　　記者：中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評估中心這樣的專業(yè)資源評估機(jī)構(gòu)，相比企業(yè)自己做資源評估而言，有哪些優(yōu)勢？
　　潘進(jìn)軍：中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評估中心擁有一支技術(shù)力量很強(qiáng)的專業(yè)團(tuán)隊，目前在以下幾方面具備技術(shù)能力和服務(wù)經(jīng)驗：全國或區(qū)域風(fēng)能太陽能資源評估；風(fēng)電場、太陽能電站有限區(qū)域資源分布情況精細(xì)化評估；風(fēng)能資源專業(yè)數(shù)值天氣預(yù)報和風(fēng)電場風(fēng)電功率預(yù)報；太陽能資源專業(yè)數(shù)值天氣預(yù)報和光伏發(fā)電功率預(yù)報、氣象風(fēng)險評估和氣候可行性論證等。
　　相比企業(yè)或個人而言，中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評估中心開展資源評估的優(yōu)勢在于：其所用氣象數(shù)據(jù)的可靠性、連續(xù)性能得到保障；可以將最新的技術(shù)用于風(fēng)能太陽能資源評估和預(yù)測，比如我們將各種氣象觀測資料同化到中尺度氣象模式中，用于提高風(fēng)場、太陽輻射等專業(yè)氣象預(yù)報的準(zhǔn)確性；擁有常規(guī)的氣象服務(wù)體系及專門的氣象服務(wù)團(tuán)隊，可保障數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行；可提供及時的氣象災(zāi)害預(yù)警服務(wù)信息等。
　　記者：我們了解到，氣象部門即將開展全國太陽能資源詳查與評價，您能否介紹一下這方面的情況？
　　潘進(jìn)軍：開展全國太陽能資源詳查與評價，是我國太陽能資源開發(fā)利用的重要基礎(chǔ)性工作。通過詳查與評價，摸清我國太陽能資源的儲量、分布特點(diǎn)及其變化規(guī)律，并建立起太陽能資源分析評價體系，為國家和各級政府制定規(guī)劃和相關(guān)政策提供科學(xué)依據(jù)，也可為太陽能電站的宏觀選址和微觀評估提供重要的技術(shù)支撐。太陽能資源專業(yè)觀測網(wǎng)、空地結(jié)合的太陽能資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫以及多種方法結(jié)合的太陽能資源綜合評價等建設(shè)內(nèi)容，可以滿足太陽能資源開發(fā)利用對精細(xì)化資源評價的迫切需求，也可為今后太陽能資源的開發(fā)利用提供支持�！短�陽能資源詳查與評價項目可行性研究報告》于2012年1月8日通過國家能源局委托第三方組織的專家評審，目前正在積極爭取財政部批復(fù)立項而盡早正式啟動，并將采取邊建設(shè)邊服務(wù)的原則，將階段成果及時應(yīng)用于太陽能資源開發(fā)利用工作中，服務(wù)于社會。
　　記者：光伏電站不可避免會受氣候條件的影響和制約，您能否就這方面做一些介紹？
　　潘進(jìn)軍：作為氣候資源的重要組成部分，太陽能資源除具有可再生、清潔無污染、使用方便等優(yōu)點(diǎn)外，還不可避免地受到各種氣象條件的影響，存在著因時而變、因地而異的時空變化特點(diǎn)，并由此給太陽能資源利用帶來了不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。對于一個固定的太陽能光伏電站而言，氣象因子隨時間的變化是復(fù)雜的，其對太陽能資源的影響需要經(jīng)過深入的研究才能近似確定。云和氣溶膠是影響太陽能資源的兩大主要?dú)庀笠蛩�。氣溶膠對于太陽能資源的影響因地而異，一般來說，我國西部地區(qū)主要受沙塵氣溶膠的影響，東部地區(qū)則以灰霾、霧和工業(yè)污染物為主。資料分析的初步結(jié)果表明，陰雨天氣條件下的太陽能資源僅有晴天條件下的20%左右；而一般強(qiáng)度的沙塵天氣條件下，太陽能資源會下降到晴天條件下的70%以下，強(qiáng)沙塵暴天氣條件下，則會下降到20%以下。由此，天氣現(xiàn)象的變化會使太陽能資源產(chǎn)生很大的波動，進(jìn)而給太陽能光伏發(fā)電帶來不穩(wěn)定影響。除太陽能資源本身受氣象條件的影響之外，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率也受氣象條件的影響，其中最主要的因素是溫度。光伏電池的標(biāo)準(zhǔn)測試條件是：輻照度1000W/m2，室內(nèi)溫度25℃。在這樣的條件下，光伏電池才有可能達(dá)到最高轉(zhuǎn)換效率。在25℃以上，每升高1℃，光伏電池的效率會下降0.4%左右。
　　我國西部地區(qū)地廣人稀，太陽能資源豐富，適宜建設(shè)大規(guī)模的并網(wǎng)光伏電站，然而這些地區(qū)夏季白天的氣溫往往可以達(dá)到40℃以上，光伏電池表面的溫度會更高，這就可能使光伏電池的效率衰減6%以上，進(jìn)而使發(fā)電量也下降很多。因此，環(huán)境溫度的變化也會給光伏電站帶來不穩(wěn)定影響。
　　此外，太陽能板的安裝方式，如最佳傾角等都與氣象有緊密關(guān)系。因此，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計必須考慮氣象因素。
　　記者：中國氣象局在太陽能資源預(yù)報方面下一步有哪些規(guī)劃？
　　潘進(jìn)軍：基于種種不確定性，太陽能資源預(yù)報方面還有很多問題需要解決。下一步，我們將利用現(xiàn)有研究成果（基于衛(wèi)星資料同化的太陽輻射數(shù)值預(yù)報方法，該方法可以明顯改進(jìn)云天和雨天的太陽輻射預(yù)報）建立光伏電站太陽能數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)，加快研發(fā)中國氣象局光伏電站發(fā)電功率預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)，開展相應(yīng)的太陽能資源預(yù)報服務(wù)工作。
　　記者：這項專門針對光伏發(fā)電的太陽能資源專業(yè)數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的意義主要表現(xiàn)在哪些方面？
　　潘進(jìn)軍：眾所周知，天氣現(xiàn)象是隨著時間不斷發(fā)生變化的，這種變化必然會給太陽能光伏發(fā)電帶來較大的影響。當(dāng)并網(wǎng)的太陽能光伏發(fā)電成為我國電力供應(yīng)的一個重要組成部分時，天氣變化帶來的太陽能光伏發(fā)電能力的波動將給電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響。
　　在晴天條件下光伏電站可以滿負(fù)荷運(yùn)行時，如果電網(wǎng)端沒有提前預(yù)知而做好充分準(zhǔn)備，為了電網(wǎng)的安全就會對太陽能發(fā)電的上網(wǎng)進(jìn)行限制，這既造成太陽能資源的浪費(fèi)又會給光伏電站運(yùn)營企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。而一旦天氣轉(zhuǎn)為多云、陰雨或發(fā)生沙塵暴，或在夏天出現(xiàn)極端高溫的情況等，光伏電站的發(fā)電量就會隨之銳減，如果電網(wǎng)端沒有提前預(yù)知而做好充分準(zhǔn)備，則又會出現(xiàn)供電不足的情形，影響人們正常的生產(chǎn)和生活。
　　由此可見，做好太陽能資源和相關(guān)氣象條件的預(yù)報，進(jìn)而實現(xiàn)光伏電站太陽能發(fā)電量的預(yù)報，對于光伏電站的運(yùn)行和電網(wǎng)的安全都十分重要。