中國儲能網(wǎng)訊：習近平總書記在2020年9月22日第七十五屆聯(lián)合國大會上提出：中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。在同年12月12日的氣候雄心峰會上進一步提出：2030年，中國單位GDP的CO2排放將比2005年下降65%以上，風能太陽能發(fā)電總裝機容量達1.2太瓦以上。
2021年9月，《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中明確要求，我國的非化石能源消費比重在2025年2030年和2060年將分別達20%、25%和80%。當前，我國的能源消費結構中非化石能源和化石能源近似呈現(xiàn)“2:8”的形態(tài)，而2060年時這個比例將會相互轉換，變成一個全新的“8:2”的形態(tài)，意味著在未來幾十年的時間內(nèi)，新能源發(fā)電將持續(xù)快速發(fā)展，保持大規(guī)模、高比例的發(fā)展特征。
黨的二十大報告中提出：要深入推進能源革命加快規(guī)劃建設新型能源體系，能源系統(tǒng)將迎來一個全新時代。新型能源體系涵蓋能源生產(chǎn)、供給、消費、安全保障等全生命周期，內(nèi)涵非常豐富，包括但不限于以非化石能源為主的能源生產(chǎn)體系，以新型電力系統(tǒng)為主要特征的能源供給體系，以綠色、智慧低碳為主要特征的能源消費體系，以及穩(wěn)定可靠的能源安全保障體系，這4個關鍵環(huán)節(jié)均與天氣氣候密切相關。
氣象工作在新型能源體系中的定位和作用
● 新型能源體系關鍵環(huán)節(jié)與天氣氣候的關系
能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)
能源生產(chǎn)體系分為傳統(tǒng)化石能源、新能源與可再生能源，對天氣氣候變化和災害性天氣均高度敏感。其中，新能源和可再生能源是我國實現(xiàn)雙碳目標的主力，包括風電、光伏、水電和核電等，除核電外，風光水都屬于氣候資源，氣候特征決定其豐富程度，天氣變化和災害性天氣影響其發(fā)電輸出和效能傳統(tǒng)化石能源包括煤炭、石油、天然氣，目前是主力能源，未來則會逐步轉變?yōu)檎{(diào)節(jié)能源。其中，石油和天然氣主要依賴進口，而出口國的氣象條件、遠洋運輸和沿海氣象條件，特別是極寒、大風災害性天氣都會對我國的能源供應，尤其是冬季天然氣供應產(chǎn)生較大影響。
能源供給環(huán)節(jié)
能源供給包括輸電線路、油氣管道、交通運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，對于災害性天氣高度敏感。其中，輸電線路及變電站設施受覆冰、雷擊、大風、暴雨、暴雪、高溫等影響，油氣管道易受到強降水引起的山洪、泥石流等次生地質(zhì)災害的影響，交通運輸易受到低能見度、路面結冰等惡劣天氣的影響。
能源消費環(huán)節(jié)
能源消費是用電用能的過程，其中的用電負荷和供暖負荷對氣溫和降水的變化非常敏感。近年來，我國中東部地區(qū)在夏季出現(xiàn)持續(xù)性極端高溫天氣，導致各省電力負荷屢創(chuàng)新高，而冬季的持續(xù)性極端低溫則是影響供暖負荷的重要因素。
能源安全保障環(huán)節(jié)
能源保障和安全事關國計民生，是須臾不可忽視的國之大者。能源安全保障貫穿了能源生產(chǎn)、供給和消費的全過程，全球變暖背景下，極端天氣、災害性天氣頻發(fā)，成為影響能源電力安全的直接或間接誘因。
● 新型能源體系中氣象工作的定位和作用
從以上分析可以看出，新型能源體系關鍵環(huán)節(jié)均與天氣氣候密切相關，以非化石能源消費為主體人們又將回到“靠天吃飯”的時代。在此背景下，新能源氣象服務的工作任務、邏輯和機制將會發(fā)生深刻的變化，其定位也將從當前面向市場的專業(yè)氣象服務逐步上升到為國家戰(zhàn)略發(fā)展服務的層面，具體來說，包括支撐、融入、保障3個方面。
首先，以精細的資源評估支撐科學規(guī)劃與選址，發(fā)揮氣象資源先導性作用。
風能太陽能規(guī)劃和選址取決于3個層次的資源：
天上的資源，即風光資源；
空中的通道資源即電力輸送通道和消納能力;
地面的土地資源即風光場站的安裝空間，“天”、“空”、“地”3種資源缺一不可。對氣象工作而言，最主要的是摸清風光資源，對風能太陽能的資源參數(shù)、空間分布、變化特征等進行精細評估，是氣象工作發(fā)揮先導性作用的重要支撐點。
根據(jù)國家能源局統(tǒng)計，截至2024年6月，全國風電、光伏發(fā)電裝機容量分別達到467吉瓦和714吉瓦，兩者之和（1180吉瓦）已超過煤電裝機（1170吉瓦）。截至2024年7月底，我國風電光伏裝機合計達到1206吉瓦，提前6年多實現(xiàn)了“2030年裝機容量1.2太瓦”的目標。而截至2024年底，全國風電、光伏發(fā)電裝機已分別達到521吉瓦、887吉瓦。預計到2060年實現(xiàn)碳中和時，風能太陽能裝機規(guī)模將要達到數(shù)十億千瓦，也就是目前的5倍以上。如此大規(guī)模的風能太陽能裝機，勢必要依據(jù)資源條件進行科學規(guī)劃和布局，氣象工作應以此國家需求為重點，在已有資源詳查工作基礎上結合風電光伏行業(yè)發(fā)展的新趨勢、新特點，進一步開展精細化的風能太陽能資源評估工作。
其次，以精準的氣象預報融入新型電力系統(tǒng)，發(fā)揮氣象預報指揮棒作用。
當前，隨著風能太陽能發(fā)電裝機規(guī)模越來越大在電力供應中的占比越來越高，其固有的波動性特征給電網(wǎng)調(diào)度、電力交易帶來的困擾也越來越大，如下圖所示，以甘肅省夏季的一段時間為例，在6月9日的“谷值”期，風能太陽能低發(fā)，新能源出力僅有電力負荷需求的5%，導致全省在用電高峰時段供應能力不足；而在6月14日的“峰值”期，風能太陽能高發(fā)，新能源出力幾乎完全達到電力負荷需求，此時，由于電網(wǎng)消納能力不足，導致“棄風”“棄光”現(xiàn)象出現(xiàn)。此外，在電力交易過程中，也會出現(xiàn)供需矛盾，新能源高發(fā)時段需要低價外送促消納，新能源低發(fā)時段則需要高價購買保供應。這種電力系統(tǒng)中的兩難問題和供需矛盾，近年來已在越來越多的省份出現(xiàn)，其根源就在于風能太陽能固有的不穩(wěn)定性及其高比例并網(wǎng)。
↑ 甘肅省夏季一段時間新能源出力與用電負荷的關系
對此，氣象工作要發(fā)揮自身的專業(yè)特長，做好風能太陽能預報和服務，提前3天、7天乃至更長時間將風能太陽能的量值大小、可能變化、波動程度等提供給電力行業(yè)，并將預報結果與電網(wǎng)調(diào)度和電力交易的業(yè)務操作充分融合，發(fā)揮氣象預報的指揮棒作用，助力緩解電力系統(tǒng)中的兩難問題和供需矛盾。
第三，以專業(yè)的災害預警保障新型能源體系安全運行，履行氣象部門職責。
近年來，在全球變暖背景下，極端天氣、災害性天氣呈現(xiàn)多發(fā)、頻發(fā)、強發(fā)的特征，對能源電力系統(tǒng)造成極大影響。2021年2月，極寒和暴風雪導致美國得州出現(xiàn)大面積停電事件，占比超過30%的風電和光伏在暴雪天氣下難以正常運行，是其中一個重要因素。我國北方地區(qū)春季時常出現(xiàn)大范圍沙塵天氣，觀測表明，大氣中的沙塵可能導致地面太陽輻射下降60%-80%，光伏組件表面的灰塵進一步導致光電轉換效率下降20%-30%，從而使得北方大量的光伏發(fā)電出力急劇下降。
近年來，我國中東部地區(qū)夏季屢屢出現(xiàn)大范圍極端高溫天氣過程，導致電力負荷激增，特別是2022年夏季川渝地區(qū)高溫和干旱疊加，引發(fā)該地區(qū)罕見的缺電現(xiàn)象。構建新型能源體系，意味著風電光伏的裝機容量和發(fā)電量占比均會越來越高，極端天氣、災害性天氣所造成的影響，在規(guī)模和程度上也將越來越大。
防災減災是氣象工作的一項基本職責，做好專業(yè)化、針對性的災害天氣預警，為能源電力系統(tǒng)提供盡可能長的災害預防時間，最大程度降低災害損失，將是氣象工作保障新型能源體系安全運行的職責體現(xiàn)。
氣象工作在新型能源體系建設中的作用主要體現(xiàn)在3個方面：
以精細的風能太陽能資源評估支撐能源生產(chǎn);
以精準的多時空尺度新能源預報預測融入能源供給和消費過程;
以精確的能源電力氣象災害風險評估和預警保障能源安全。
風能太陽能資源評估技術進展
● 風能資源評估
當前技術條件下，風能資源開發(fā)利用主要關注300米以下的近地邊界層風況，包括風速、風向和空氣密度等要素，這個高度層的風況受地形和人類活動影響大，時空變化特征復雜。
我國開展風能資源評估的歷史由來已久，先后于1979－1984年、1984－1987年、2003－2006年、2007－2012年開展了4次全國范圍的資源普查/詳查工作，技術方法也由地面觀測統(tǒng)計發(fā)展到數(shù)值模擬評估，如下圖所示。
↑ 第4次全國風能資源詳查成果示意圖：70米高度年平均風速分布
前2次資源普查工作，基于國家地面氣象站10米高度風速統(tǒng)計分析，評估得到全國風能資源開發(fā)量不足300吉瓦。此后，逐步引入國際先進的數(shù)值模擬系統(tǒng)開展精細化風能資源評估。2007－2012年，由國家發(fā)改委、財政部和中國氣象局組織開展全國第4次風能資源詳查工作，建設400座測風塔，研發(fā)自主知識產(chǎn)權的風能資源數(shù)值模擬系統(tǒng)，獲得全國水平分辨率1公里、垂直方向150米以下逐10米的精細化風能資源數(shù)據(jù)集，評估得到70米和100米高度的風能資源技術開發(fā)量分別為2.6太瓦和3.4太瓦，是10米高度的10倍以上。
2021年，研究人員在該套數(shù)據(jù)集的基礎上，進一步考慮低風速資源開發(fā)，評估得到全國陸地100米高度風能資源技術開發(fā)量為3.9太瓦，中國近海5～50米等深線內(nèi)的風能資源技術開發(fā)量為400吉瓦。這些研究成果有力地支撐了我國“十二五”、 “十三五”、 “十四五”期間風電大規(guī)模開發(fā)的科學規(guī)劃和布局。
當前，隨著風電技術的快速發(fā)展，風電機組呈現(xiàn)大型化的發(fā)展趨勢。單臺風電機組的額定功率從早期的750千瓦到1.5兆瓦，再到目前的6～8兆瓦，風機輪轂高度從30米、70米發(fā)展到150～180米，葉輪直徑從三四十米發(fā)展到200米左右，掃風面積越來越大。
這種發(fā)展趨勢為風能資源評估帶來了新的挑戰(zhàn)：
首先，風能利用高度超過了近地層，近地層經(jīng)典相似理論中湍流通量為常數(shù)的假設不再成立，風速廓線不能再用簡單的指數(shù)率描述；
其次，簡單以輪轂高度處的風速近似代表整個掃風面積，進行風功率密度計算的方法，可能出現(xiàn)越來越大的誤差；
第三，在復雜地形條件下，中尺度局地環(huán)流作用凸顯，僅僅采用CFD流場計算不能滿足大型風電機組的等效風功率密度計算精度要求。對此，國際電工學會的國際標準（IEC61400-12-1）中提出，應采用葉輪等效風速評估風功率密度和發(fā)電量，并給出了具體的計算方法，為風能資源的技術發(fā)展指明了方向。
● 太陽能資源評估
太陽能資源評估的實質(zhì)是對到達地表的太陽輻射的準確計算，包括總輻射、直接輻射、散射輻射3個要素。
我國自上世紀八十年代開始開展太陽能資源評估，王炳忠等于1980年首次從資源角度給出了全國總輻射空間分布。此后，利用氣象臺站觀測日照時數(shù)，采用氣候學統(tǒng)計方法，研究工作者對全國的總輻射、直接輻射、散射輻射進行了更多的計算和評估，中國氣象局風能太陽能中心在此基礎上利用近百個輻射站和2400多個站點日照時數(shù)觀測數(shù)據(jù)，開展全國太陽能資源業(yè)務化評估，每年年初發(fā)布《中國風能太陽能資源年景公報》。近年來，隨著氣象衛(wèi)星技術的發(fā)展，基于衛(wèi)星遙感的物理方法開展精細化太陽能資源評估成為主流。研究人員利用風云四號A星（FY-4A）構建太陽能資源精細化監(jiān)測預報系統(tǒng)，實現(xiàn)千米級、逐小時太陽能資源精細化監(jiān)測和評估，如下圖所示。
↑ 全國水平面總輻射年總量空間分布示意圖
相比于風力發(fā)電，太陽能資源開發(fā)的最大特點是利用方式多樣化。從大的方面看，主要分為太陽能熱利用和太陽能發(fā)電2種方式；而太陽能發(fā)電又分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電2種類型，其中光熱發(fā)電包括塔式、槽式、蝶式、菲涅爾式等，光伏發(fā)電則包括集中式、分布式，以及多種多樣的“光伏+”模式，如農(nóng)光互補、漁光互補、牧光互補等。
由此，太陽能資源評估所面臨的主要挑戰(zhàn)包括：
在輻射傳輸理論方面，復雜地形、復雜天氣，特別是云、氣溶膠多變條件下的地表太陽輻射精確求解；
在工程應用方面，針對每種太陽能利用方式的差異和特點，如熱水器、晶硅組件、薄膜組件吸收的光譜波段不同，光熱發(fā)電、光伏發(fā)電利用的輻射要素不同，安裝傾角、方位角、離地高度、陣列間距的不同，需要實現(xiàn)對可利用輻射能量的準確計算。對此，已有國家標準分別從資源測量、等級劃分、評估方法等方面進行了規(guī)范性要求，今后還需要針對更多太陽能利用方式發(fā)展新的評估技術。
● 風能太陽能資源技術開發(fā)量評估
空間分布、等級區(qū)劃、時間變化等是風能太陽能資源評估的主要內(nèi)容。除此之外，風能太陽能開發(fā)利用規(guī)劃和布局還關注區(qū)域的技術開發(fā)量，即在現(xiàn)行技術條件下，剔除制約風電、光伏開發(fā)的自然和社會因素后，1個區(qū)域的風電、光伏可裝機容量。評估技術開發(fā)量，主要考慮2個方面的因素：
首先是裝機容量系數(shù)，即單位面積（如1平方公里）下的風電、光伏裝機容量，其中風電裝機容量系數(shù)與單臺風電機組額定功率、葉輪直徑、風機之間的尾流效應等有關，光伏裝機容量系數(shù)與緯度以及單個光伏組件的額定功率、面積等有關。
其次是制約因素，又分為不可開發(fā)因素和限制開發(fā)因素，其中不可開發(fā)因素包括資源因素（如年平均風速4～5米/秒以下通常不考慮風電開發(fā)）、自然因素（如生態(tài)保護紅線、自然保護地、永久基本農(nóng)田等）、社會因素（工礦用地、商業(yè)用地、住宅用地、交通用地、特殊用地等）；限制開發(fā)因素包括土地利用類型（如林地、草地等）和坡度坡向等地形因素，需按照國家和地方政府的相關政策，設置合理的開發(fā)比例。
風能太陽能資源技術開發(fā)量，通常是以省、市、縣級行政區(qū)域或特定區(qū)域為單位進行評估，摸清區(qū)域內(nèi)的開發(fā)潛力，為碳中和目標下各級政府制定科學的新能源開發(fā)路徑，明確優(yōu)先開發(fā)區(qū)提供技術支撐。
● 新一輪風能太陽能資源普查工作
為應對新型能源體系下新能源大規(guī)模開發(fā)的資源需求，以更大力度推動新能源高質(zhì)量發(fā)展，國家又組織實施了新一輪風能太陽能資源普查工作。2024年5月，國家發(fā)展改革委、國家能源局、自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、中國氣象局、國家林草局等6部門發(fā)布《關于開展風電和光伏資源普查試點工作的通知》（國能發(fā)新能〔2024〕43號），明確在河北、內(nèi)蒙古、上海、浙江、西藏、青海等6個?。▍^(qū)、市）率先開展風電和光伏發(fā)電資源普查試點工作，要求試點地區(qū)根據(jù)自身資源稟賦，因地制宜開展陸上風電、地面光伏和屋頂分布式光伏發(fā)電資源普查，具備條件的地區(qū)可拓展至光熱及領海范圍內(nèi)海上風電、光伏發(fā)電、海洋能等其他新能源發(fā)電資源普查。
在此基礎上，中國氣象局又進一步制定了《風電和光伏發(fā)電資源普查試點氣象部門工作方案》（氣辦發(fā)〔2024〕54號），要求通過資源普查試點，優(yōu)化完善資源普查工作機制和技術體系，摸清河北、內(nèi)蒙古、上海、浙江、西藏、青海等6個試點省份資源狀況，支撐試點地區(qū)新能源科學規(guī)劃布局和開發(fā)建設，為全國開展風光發(fā)電資源普查積累經(jīng)驗并奠定工作基礎。
本次資源普查工作要求，原則上試點地區(qū)陸上各縣應至少保證1個180米高度的風資源觀測點和1個太陽能輻射觀測點，并至少實現(xiàn)連續(xù)3年有效觀測；原則上沿海試點地區(qū)海上至少保證5個200米高度的風資源觀測點和5個太陽能輻射觀測點，并至少實現(xiàn)連續(xù)3年有效觀測；具備海洋能開發(fā)基礎的沿海試點地區(qū)，可根據(jù)各省情況開展潮流能、波浪能基本要素的觀測。豐富的觀測數(shù)據(jù)，將為資源普查工作奠定堅實基礎。
本次資源普查工作的核心指標之一，是研制更精細化的全國風能太陽能資源數(shù)據(jù)集，時間分辨率為1小時，水平分辨率達到1公里，風能資源在垂直方向為70～300米逐10米。相比于以往的資源普查成果，本次的技術進展主要體現(xiàn)在3個方面：
數(shù)據(jù)集研制以多源數(shù)據(jù)融合方法為主，充分體現(xiàn)海量觀測數(shù)據(jù)的價值；
數(shù)據(jù)集具備時間序列，可以反映資源變化；
在垂直方向覆蓋到300米，可在較長時間內(nèi)滿足風電開發(fā)的需求。目前，資源普查各項工作正在如期推進，第一批技術指南即將正式發(fā)布。
風能太陽能預報預測技術進展
● 風能太陽能氣象預報需求
風能太陽能預報包括2個主要環(huán)節(jié)：氣象要素的預報，包括近地層風速風向、總輻照度、溫度等；風電和光伏發(fā)電的功率預測。
國家標準《調(diào)度側風電或光伏功率預測系統(tǒng)技術要求》（GB/T40607－2021）對此做了明確規(guī)定。從預報時效上，該標準分為4個時段：
未來12個月、逐月的長期電量預測；
未來240小時、逐15分鐘的中期功率預測；
未來72小時、逐15分鐘的短期功率預測；
未來15分鐘～4小時、逐15分鐘的超短期功率預測。
其中，對中期、短期和超短期的功率預測準確率也做了具體要求，如風電場日前準確率和合格率均應大于或等于83%，光伏電站的日前準確率和合格率均應大于或等于85%。對于氣象預報數(shù)據(jù)，標準中提了2類需求：
氣候預測，包括次月起到未來12個月的逐月平均風速、總輻照度、溫度等；
數(shù)值天氣預報，包括次日零時起到未來240小時、逐15分鐘不同層高的風速風向、總輻照度、云量、氣溫、濕度、氣壓等。除此之外，各個區(qū)域電網(wǎng)結合本地區(qū)實際情況，對風電和光伏發(fā)電的功率預測及考核辦法做了更為細致的要求，即“雙細則”。
下表對比了風能太陽能氣象預報與常規(guī)天氣預報的差異，從下表可以看出，無論是預報要素、預報時效，還是時間分辨率、誤差考核方法，兩者之間都有明顯差異，風能太陽能氣象預報的要求遠高于常規(guī)天氣預報，這也為新能源氣象預報服務帶來了極大挑戰(zhàn)。
↑ 風能太陽能氣象預報與常規(guī)天氣預報的對比
對于不同預報時效，要采用不同的基礎數(shù)據(jù)和預報方法，IEC標準Renewable Energy Power Forecasting Technology（IECTR63043:2020）對此進行了全面論述。以光伏功率預測為例，如下圖所示，對于小時級的超短期預報，要基于地表太陽輻射或地基云量觀測，或星基衛(wèi)星遙感觀測，采用數(shù)學統(tǒng)計或機器學習理論進行外推預報，地基觀測通常只能覆蓋單一的場站范圍，而衛(wèi)星遙感則可以覆蓋較大的區(qū)域范圍；對于24小時以上的短中期預報，則要基于數(shù)值天氣預報模式，或采用多模式集成（集合）的方法獲得長時效預報結果。以下按照不同預報時效，介紹中國氣象局現(xiàn)有的相關業(yè)務預報產(chǎn)品。
↑ 不同時空尺度的光伏發(fā)電氣象預報和功率預測
● 風能太陽能超短期預報
風電場風速超短期預報主要是對數(shù)值模式前4小時預報結果的再訂正。北京城市氣象研究院自主研發(fā)的多源氣象數(shù)據(jù)快速集成與融合預報系統(tǒng)（“睿圖睿思”系統(tǒng)），在數(shù)值預報模式的基礎上，結合大量地面觀測資料和高分辨率地形信息，利用動力降尺度手段和融合預報技術，實現(xiàn)了復雜地形下、10分鐘更新的百米級陣風預報，并在2022年北京冬季奧運會實現(xiàn)業(yè)務應用。在此基礎上，研究團隊針對風電場風速預報的特點，通過對數(shù)值預報背景場、不同融合算法、模型關鍵參數(shù)等的優(yōu)化，實現(xiàn)對風機輪轂高度（100米）未來4小時風速預報的改進，均方根誤差下降到1.5米/秒以下，較數(shù)值模式降低40%以上。
● 風能太陽能短中期預報
72～240小時的風能太陽能短中期預報，均要基于數(shù)值天氣預報模式進行。當前，能源電力行業(yè)主要基于國外數(shù)值預報產(chǎn)品，如歐洲預報中心（EC）的高分辨率預報數(shù)據(jù)、美國國家氣象局（NOAA）的NCEP等格點化預報產(chǎn)品，以及丹麥ConWx、西班牙Meteologica等單點預報產(chǎn)品。中國氣象局則致力于研發(fā)國產(chǎn)自主、專業(yè)化的風能太陽能數(shù)值預報技術、系統(tǒng)和產(chǎn)品。
北京城市氣象研究院基于“睿圖-睿思”系統(tǒng)，改進地表太陽輻射和近地層風速預報參數(shù)化方案，優(yōu)化長時效、高時間分辨率預報輸出的運行策略，發(fā)展形成專業(yè)化的風能太陽能數(shù)值預報模式RMAPS-Wind。中國氣象局公共氣象服務中心在該數(shù)值預報模式的基礎上，搭建產(chǎn)品制作和省級下發(fā)的業(yè)務運行系統(tǒng)，即中國氣象局風能太陽能數(shù)值預報系統(tǒng)（CMA-WSP），該系統(tǒng)于2022年3月向省級氣象部門下發(fā)1.0版本的預報產(chǎn)品，于2023年5月升級為2.0版本。2.0版本的預報凈時效為336小時，時間分辨率15分鐘，空間覆蓋范圍為70°E-140°E、14°N50°N，水平分辨率為9公里，格點為649×550，垂直方向采用σ坐標，共59層，層頂氣壓為10百帕。目前，該產(chǎn)品已在全國各省級氣象部門的能源氣象服務中得到廣泛應用。
此外，中國氣象局還組織相關單位基于自主開發(fā)的區(qū)域數(shù)值預報模式（CMA-Meso）發(fā)展專業(yè)化的風能太陽能數(shù)值預報模式，通過10米風診斷方案改進、輻射參數(shù)化方案優(yōu)化，并將模式輸出頻次由1小時提高至15分鐘，初步實現(xiàn)未來72小時的風能太陽能預報。
多模式集成是提升風能太陽能短中期預報準確率的有效手段。有研究人員在CMA-WSP、CMA-Meso、WRF-SOLAR、CMA-GD等模式輸出結果的基礎上，以場站的風光觀測為真值，利用LightGBM模型，經(jīng)過特征工程提取、回歸集成模型訓練，構建了針對場站的風能太陽能預報的多模式集成模型，提高預報準確率，特別在少云、陰天情況下效果顯著。
● 風能太陽能月尺度預報
風能太陽能月尺度預報既可以通過機器學習的方法實現(xiàn)，也可以基于氣候預測模式獲得。國家氣候中心在已有國家級氣候預測業(yè)務的基礎上，研制風能太陽能資源綜合預測產(chǎn)品和模式客觀化預測產(chǎn)品，主要內(nèi)容包括未來1個月的平均氣溫距平和降水量距平百分率、100米高度風速、水平面總輻照量及其距平百分率等氣候預測的文字、圖形產(chǎn)品及預測數(shù)據(jù)，并于每月月中面向省級氣象部門下發(fā)。一方面能夠提高電網(wǎng)安全和國家能源安全氣象保障能力，另一方面也能夠服務能源電力企業(yè)，指導新能源電力現(xiàn)貨和中長期交易。
● 中國氣象局SDP示范計劃
2023年7月，中國氣象局組織實施風能太陽能發(fā)電精細化氣象服務示范計劃（SDP），這是氣象服務領域首個示范計劃。該示范計劃搭建統(tǒng)一的預報檢驗平臺，從風能太陽能區(qū)域數(shù)值預報、基于CMA-WSP的風光場站短期氣象預報、風光場站短期功率預測、風光場站超短期功率預測等4個方面，對全國氣象部門28個單位的122個預報產(chǎn)品進行為期2個月的檢驗和對比，旨在遴選優(yōu)秀的風能太陽能預報技術和模型，提升風能太陽能發(fā)電精細化氣象服務的技術能力和產(chǎn)品質(zhì)量。檢驗結果表明：
在區(qū)域數(shù)值預報方面，與EC的高分辨率預報產(chǎn)品相比，氣象部門數(shù)值模式輸出的總輻照度均方根誤差更低，但風速預報還存在一定差距；
在風光場站短期氣象預報方面，采用機器學習或深度學習方法對CMA-WSP的產(chǎn)品進行訂正后，準確率有顯著提升，具有較高的服務應用價值；
在風光場站短期功率預測方面，24小時的最優(yōu)功率預測準確率能夠滿足GB/T40607－2021和區(qū)域電網(wǎng)“雙細則”的考核要求，同時也比場站現(xiàn)有功率預測產(chǎn)品的準確率高2%。
當前，中國氣象局公共氣象服務中心在上述工作基礎上，進一步打造基于SDP的國省一體化功率預測系統(tǒng)，包括后臺支撐子系統(tǒng)和場站端功率預測子系統(tǒng)，其中的核心模塊是在后臺支撐端構建氣象預報訂正和功率預測算法的模型池，將SDP示范計劃中形成的優(yōu)秀算法納入其中，針對所服務風光場站的特點，進一步遴選形成最優(yōu)氣象預報和功率預測產(chǎn)品，從而在技術組織上實現(xiàn)國、省兩級一體化的風能太陽能發(fā)電精細化氣象服務。
以上對新型能源體系中的氣象工作和相關技術進展進行了分析和梳理，主要內(nèi)容總結如下：
新型能源體系各個關鍵環(huán)節(jié)均與天氣氣候密切相關，氣象工作在其中的定位和作用主要包括3個方面：以精細的風能太陽能資源評估支撐能源生產(chǎn)；以精準的多時空尺度新能源預報預測融入能源供給和消費過程；以精確的能源電力氣象災害風險評估和預警保障能源安全。
風能太陽能資源評估技術從氣象站觀測統(tǒng)計發(fā)展到精細化的數(shù)值模擬和衛(wèi)星遙感反演，時空分辨率和準確性顯著提升，但也面臨著風電機組大型化、太陽能利用多元化所帶來的挑戰(zhàn)，需要不斷發(fā)展新的資源評估技術應對能源行業(yè)需求。
風能太陽能預報包括超短期、短期、中期和長期等多個時間尺度，不同時間尺度需要采用不同的預報技術和方法。風速預報受大氣環(huán)流和局地地形的影響，輻照度預報則取決于云和氣溶膠的變化，從物理機制上而言，風能太陽能預報涉及到天氣預報學科的根本，其準確率的提升需要方法論的突破。對于風光場站而言，針對局地特點和場站運行情況，基于人工智能技術，“一場一策”構建氣象預報訂正和功率預測模型，將是提升預報準確率的重要手段。
國務院2022年4月28日印發(fā)的《氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要（2022－2035年）》明確指出：要提升能源開發(fā)利用、規(guī)劃布局、建設運行和調(diào)配儲運氣象服務水平，強化氣候資源合理開發(fā)利用。這為新能源氣象服務高質(zhì)量發(fā)展指明了方向，氣象工作應以此為指引，不斷強化科技創(chuàng)新和社會服務能力，為新型能源體系的高質(zhì)量發(fā)展做出積極貢獻。
