氣象預(yù)報(bào)提升光伏發(fā)電可預(yù)測(cè)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(bào)服務(wù)。該服務(wù)的推出，對(duì)于實(shí)現(xiàn)光伏電站發(fā)電能力的預(yù)報(bào)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(bào)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(bào)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(píng)價(jià)的立項(xiàng)和啟動(dòng)準(zhǔn)備工作，將通過詳查與評(píng)價(jià)摸清我國太陽能資源的儲(chǔ)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(píng)價(jià)體系。
　　實(shí)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(gè)新興行業(yè)，目前光伏電站建設(shè)對(duì)于氣候資源的認(rèn)識(shí)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(cè)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(píng)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(jí)氣象主管機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)組織對(duì)大型太陽能、風(fēng)能等氣候資源開發(fā)利用項(xiàng)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(jí)氣象主管機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)組織對(duì)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(xiàng)目和大型太陽能、風(fēng)能等氣候資源開發(fā)利用項(xiàng)目進(jìn)行氣候可行性論證。具有大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)資格的單位進(jìn)行工程建設(shè)項(xiàng)目大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)，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(dòng)，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(xiàng)目實(shí)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(xiàng)目在內(nèi)的應(yīng)當(dāng)進(jìn)行氣候可行性論證的項(xiàng)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(xiàng)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(xiǎn)性以及可能對(duì)局地氣候產(chǎn)生影響的評(píng)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(duì)太陽能發(fā)電項(xiàng)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(duì)重大工程項(xiàng)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(xiàng)目——也包括大型太陽能、風(fēng)能等氣候資源開發(fā)利用項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目可行性研究時(shí)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(gè)人看來，原因主要有兩個(gè)方面：首先是認(rèn)識(shí)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(duì)長遠(yuǎn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行充分的考慮和評(píng)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(shí)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(duì)積極的信號(hào)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(duì)推動(dòng)太陽能發(fā)電項(xiàng)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(duì)于大型太陽能項(xiàng)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(huì)帶來哪些問題？
　　潘進(jìn)軍：開展大型太陽能項(xiàng)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(cè)資料開展擬規(guī)劃或者建設(shè)項(xiàng)目所在區(qū)域的氣候背景分析，準(zhǔn)確評(píng)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(xiàng)目投資和收益估算的重要依據(jù)；二是分析建設(shè)項(xiàng)目所在區(qū)域的氣候適宜性、風(fēng)險(xiǎn)性以及可能對(duì)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(xiǎn)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(duì)太陽能電站影響的對(duì)策和建議，是有效規(guī)避災(zāi)害性風(fēng)險(xiǎn)、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(duì)企業(yè)而言，可能會(huì)增大太陽能電站的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，增加各種防范風(fēng)險(xiǎn)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(huì)不會(huì)出臺(tái)一些相關(guān)措施對(duì)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�。▍^(qū)、市）氣象部門正在會(huì)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(shí)施，但關(guān)鍵是如何強(qiáng)化強(qiáng)制性執(zhí)行，這需要全社會(huì)的共同努力。
　　記者：中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評(píng)估中心這樣的專業(yè)資源評(píng)估機(jī)構(gòu)，相比企業(yè)自己做資源評(píng)估而言，有哪些優(yōu)勢(shì)？
　　潘進(jìn)軍：中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評(píng)估中心擁有一支技術(shù)力量很強(qiáng)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，目前在以下幾方面具備技術(shù)能力和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)：全國或區(qū)域風(fēng)能太陽能資源評(píng)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(píng)估；風(fēng)能資源專業(yè)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和風(fēng)電場風(fēng)電功率預(yù)報(bào)；太陽能資源專業(yè)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和光伏發(fā)電功率預(yù)報(bào)、氣象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和氣候可行性論證等。
　　相比企業(yè)或個(gè)人而言，中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評(píng)估中心開展資源評(píng)估的優(yōu)勢(shì)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(píng)估和預(yù)測(cè)，比如我們將各種氣象觀測(cè)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(bào)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(duì)，可保障數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行；可提供及時(shí)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(píng)價(jià)，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(píng)價(jià)，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(píng)價(jià)，摸清我國太陽能資源的儲(chǔ)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(píng)價(jià)體系，為國家和各級(jí)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(píng)估提供重要的技術(shù)支撐。太陽能資源專業(yè)觀測(cè)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(píng)價(jià)等建設(shè)內(nèi)容，可以滿足太陽能資源開發(fā)利用對(duì)精細(xì)化資源評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)項(xiàng)目可行性研究報(bào)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(píng)審，目前正在積極爭取財(cái)政部批復(fù)立項(xiàng)而盡早正式啟動(dòng)，并將采取邊建設(shè)邊服務(wù)的原則，將階段成果及時(shí)應(yīng)用于太陽能資源開發(fā)利用工作中，服務(wù)于社會(huì)。
　　記者：光伏電站不可避免會(huì)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(shí)而變、因地而異的時(shí)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(duì)于一個(gè)固定的太陽能光伏電站而言，氣象因子隨時(shí)間的變化是復(fù)雜的，其對(duì)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(duì)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(huì)下降到晴天條件下的70%以下，強(qiáng)沙塵暴天氣條件下，則會(huì)下降到20%以下。由此，天氣現(xiàn)象的變化會(huì)使太陽能資源產(chǎn)生很大的波動(dòng)，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(cè)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(huì)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(huì)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(huì)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(jì)必須考慮氣象因素。
　　記者：中國氣象局在太陽能資源預(yù)報(bào)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(bào)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(bào)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(bào)）建立光伏電站太陽能數(shù)值天氣預(yù)報(bào)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(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，開展相應(yīng)的太陽能資源預(yù)報(bào)服務(wù)工作。
　　記者：這項(xiàng)專門針對(duì)光伏發(fā)電的太陽能資源專業(yè)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)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(shí)間不斷發(fā)生變化的，這種變化必然會(huì)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(gè)重要組成部分時(shí)，天氣變化帶來的太陽能光伏發(fā)電能力的波動(dòng)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(shí)，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(huì)對(duì)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(huì)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(huì)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(huì)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(bào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光伏電站太陽能發(fā)電量的預(yù)報(bào)，對(duì)于光伏電站的運(yùn)行和電網(wǎng)的安全都十分重要。