今年1月，寒潮席卷北美，美国中东部遭遇20年来最强寒潮，2月我国也开始遭受寒潮袭击，南方大范围持续雨雪冰冻天气。而“靠天吃饭”的风电，受气候条件和天气灾害的影响更大。
“风电产业快速、持续发展，对气象服务提出了新的、更高的要求，要求气象部门与电网企业、发电企业密切合作，加强科学研究与技术研发，特别加强针对海上、复杂地形、低风速区，以及分散式风电开发的专题研究。”中国气象局公共气象服务中心资源环境与工程气象室主任杨振斌在接受记者采访时表示，与欧美国家相比，我国在风电气象领域的发展时间较短，在数值天气预报环节也未建立严格、科学的考核体系，或者尚未严格执行。风电气象预报作为一个新生事物，仍存在一些问题，需要在发展的过程中逐步得到解决。
气象在风电的规划和运行阶段均有影响
不同的气候条件会对风机设计和风场选址等方面起到什么作用？类似寒潮和冰冻天气又将对风机运维和风场检测造成什么影响？对此，中国电科院新能源研究所专家王勃向记者总结道：气象对风电的影响体现在规划和运行两个方面。其中，在规划方面，气象主要用于风场所在区域的资源评估和微观选址，即在风场规划时先对当地的风况、年发电量等进行评估。该环节主要使用当地的实测气象数据，实测气象站一般由业主建设。
“从风资源角度上讲，不同的场址风 况决定了风机选型时的基本类型，例如叶片长度、轮毂高度等。极端天气对连接风机间电力传输的汇集线也有潜在风险，如果汇集线跳闸，将损失该线上所有风机的发电量。此外还要考虑场址是否高湿、高寒、高盐雾或有沙尘，这些均需要在设计和选址时做出相应的应对措施。”冀北电科院新能源研究所所长白恺说。
此外，在运行层面，气象主要用于风电站的功率预测。白恺告诉记者，电网调度部门掌握了风电功率预测数据后，可以对电力生产和调度作出更为合理有效的安排，是减少弃风的有效措施。此外，根据预测情况，可以将风场的一些日常检修工作安排在风力较小的时间段内进行，最大限度发挥风机的发电能力。
近日，我国南方遭受寒潮袭击，而东南沿海和岛屿的风场分布较多，严重的雨雪冰冻天气对受灾地区的风机运维和发电效率造成了一定的影响。此外，我国“三北”地区的几个大型风电基地，也时常在冬春季节受到来自蒙古西伯利亚的寒潮“侵扰”。
“通常情况下，寒潮过程伴随着大风过程，对于风电场来说是非常好的提高发电量的机会，一般不会对风电机组运行产生负面影响。但是，在某些空气湿度较大的地区，寒潮会引起覆冰，这将严重影响风电机组的正常运行，甚至会对风电机组关键部件造成破坏性影响。”杨振斌说。
对此，王勃补充表示，寒潮或冰冻天气对风机运维最直接的影响是导致运维难度加大，效率降低。某些部件运行温度低于要求的工作温度，要对主要设备进行保温或加热。寒潮或冰冻天气同样会导致风电检测工作开展的难度加大。“寒潮来 袭一般伴随着大风降温，在该情况下可能出现影响风电稳定运行的事件为大风切出，在风速超出风电机组切出风速时，风电机组采用一定的保护措施停止发电，此类事件可能导致功率的快速下降，给电网的有功平衡带来一定的挑战。”王勃说。
气象部门与电力企业需加强合作
随着风电产业的迅猛发展，其对气象服务中的“侦察”与“勘测”功能也表现出了前所未有的紧迫需求。
记者在采访中发现，目前我国相关机构开展风电功率预报大致有以下几种情况：自行直接运用数值天气预报模式进行预报，对可获得的基础数值天气预报数据再加工，或者直接购买国外专业公司的服务进行预报服务。
杨振斌介绍，中国气象局风能太阳能资源评估中心建立了基于数值天气预报模拟系统、实现业务化运行的风能数值天气预报系统和风电场功率预报系统，现已在甘肃、宁夏、云南、内蒙古、陕西、广东等省（自治区）的100多个风电场进行预报试验和实践应用。
记者在中国电科院的数值天气预报运行中心看到，全球气象运行的画面在巨幅屏幕墙上清晰可见。屏幕边缘，通过监测和采集到的实时数据，伴随着画面中变化的云层不断跳动。中国电科院通过与国外顶级气象机构合作的方式，掌握了实时四维资料同化、快速循环更新、集合预报技术等气象领域最为先进的技术。
“计算单元有240台刀片服务器，实际运算速度达到53万亿次每秒，可在1 小时内完成我国主要风电开发区的未来72小时的预报。”王勃向记者介绍，该中心每日定时通过网络向吉林、新疆、青海等18个网省电力公司发布所有风电场的数值预报结果，全国覆盖率达到70%。
多位专家在采访中提出，台风、强阵风、雷击、大雾和覆冰等极端天气事件对风电运行都会产生影响，对极端天气进行准确预测可为风电企业、电网企业提前做好应急预案提供支撑。因此如何提升预报的精度，是当前电力部门与气象部门急需攻克的难题。
在白恺看来，提升数值预报的精度不仅是技术问题，更是管理问题。“在欧洲，电力市场是一个实时交易的市场，一旦风电功率预测不准，实际的发电量跟你预报的情况就有出入，这样会受到一些惩罚。”白恺表示，风电场按规定安装风功率预测系统之后，应该根据自身的风资源数据库定期对该模型进行修订和完善。此外风场技术人员也应定期参加相关培训。
“我国在数值天气预报领域的发展时间较短，尚未建立严格、科学的考核体系，或者尚未严格执行，这也在一定程度上导致风电预报市场缺乏理性竞争。”杨振斌指出。
“使用实测气象数据进行资料同化是提升预报精度的关键，同化使用的数据一般包括地面、探空等多种实测数据，该类实测数据一般由气象机构掌握，行业壁垒的限制导致电力部门无法获取此类实测气象数据。”王勃提出，风电企业、电网企业与气象部门应加强合作，共同提升数值预报精度，进而提升气象在电力系统中的应用水平。
