超算+算法 气象服务为风光“把脉”护航新能源发电

来源：央视新闻客户端

当越来越多的电力来自风和光，我们该如何精准预测这些“靠天吃饭”的能源？日前，由中国气象局与国家能源局联合制定的《关于推进能源气象服务体系建设的指导意见》印发，到2030年，水风光储等气象服务关键技术达到国际先进水平，高质效气象服务助力实现“碳达峰”阶段目标。

为风光“把脉”

给能源“护航”

在全球气候变化背景下，能源绿色低碳转型和能源安全与气象工作息息相关。《指导意见》提出，到2027年，基本建立覆盖能源规划选址及供应保障、资源监测预报、防灾减灾、气候生态效应评估、电力市场交易等全场景和短临至月季年尺度无缝隙的一体化能源气象服务体系。到2030年，水风光储等气象服务关键技术达到国际先进水平，高质效气象服务助力实现“碳达峰”阶段目标。

国家气象信息中心数据应用室能源气象服务组成员 邱钜燎：在气候变化的背景下，以新能源为主体的新型电力系统对气候资源评估预报和极端气象灾害的监测预警更加依赖。我们希望通过将气象数据与能源、电力行业应用进行深度融合，在能源调度、电场运维等方面发挥积极作用，希望能够有效支持能源行业的降本增效。

当前，我国新能源装机规模正在持续增长。然而，以风电、光电为代表的新能源存在不稳定性与波动性，其稳定运行离不开气象服务的保障。此次《指导意见》明确，要共同构建覆盖能源生产、供给、储运、市场等全场景的气象服务业务，并且提出，到2027年要基本建立一体化能源气象服务体系。

据统计，2025年，各地气象部门已为2075个新能源场站提供发电预报服务，同比增长54%；为近2700个场站提供防雷、预警等服务；为659个水电站提供气象保障。

虚拟测风塔：

戈壁上的“智慧捕风者”

风电高效利用，始于精准测风。当传统测风塔因成本、周期与地形局限面临挑战，一种部署更快、层高更密、数据更稳定的“虚拟测风塔”已在甘肃张掖投入应用。它是如何做到的呢？

在甘肃省张掖市甘州区平山湖乡的风电场里，一台台风力发电机正徐徐转动，将河西走廊的风能转化为电能。在风电场的边缘，工作人员正在检修测风塔。作为风电场必备的关键设施，测风塔在风电场选址、运行等方面都有着非常重要的作用。

目前，大多数风电场都是依据气象部门的天气预报和测风塔的数据，再通过预测模型来预测短期的风力变化，进而确定当天的发电计划。

长久以来，建设风电场需先建造实体测风塔，不仅成本高昂、周期长，还容易因复杂地形导致观测数据出现偏差。如今，仅需三个月即可部署完成的虚拟测风装置，能实现连续稳定的气象数据采集，且数据获取率超99%，可为风电场选址等提供精准支撑。

张掖虚拟测风塔选址研究项目经理 赵虹：它就跟物理测风塔的效果是一样的，从近地面40米开始到350米高空，可以设置24个不同的层高，都可以采集到不同层高的风速和风向，它测的层次要比物理测风塔更丰富一些。

“看”风新维度

解码测风塔的激光雷达眼

没有实体塔架，没有转动的测风装置，却能精准捕捉到40到350米高空风的足迹，虚拟测风塔究竟靠什么“感知”风的变化？答案就藏在先进的激光雷达技术与精巧的设备设计之中。

虚拟测风塔的核心是一台激光雷达测风装置，这个看似不起眼的“铁盒子”里，藏着“捕风”的关键技术。铁盒顶部的小圆窗就是其测风的“眼睛”。

张掖虚拟测风塔选址研究项目经理 赵虹：它的原理是通过里面有一个激光发生器，向上空发射激光，然后大气当中的气溶胶遇到激光以后，激光发生反射，再回到我们的测风设备上，通过这种激光反射频率的变化来测量出不同高度的风速和风向。

在数据采集能力上，虚拟测风塔实现了对传统测风塔的超越。它的激光发射频率为每秒一次，可实时采集雷达上空40～350米之间24个不同层高的风速风向数据，相当于建了一座350米高、配备24套测风装置的实体测风塔。为了适应河西走廊的戈壁环境，设备还进行了防风防沙和极端温差等针对性设计。

虚拟测风塔技术依托国家气象信息中心、中电联大数据与统计分会、国家气象中心，为风电场站提供从选址到建设到运维的全生命周期气象服务；并通过预警极端风况，提升输电线路防灾性能，保障绿色电力稳定传输。

国家气象信息中心数据应用室能源气象服务组成员 邱钜燎：这套虚拟测风塔技术，融合了气象卫星遥感、地面雷达监测与数值模型算法，通过激光雷达探测风速、风向等有关参数，生成高精度网格化风场数据。相当于绘制了一幅完整的风资源的“全息地图”。这些数据为增加发电量提供有效的气象依据。我们整体服务的核心价值，在于打通气象与能源数据壁垒，通过数据融合提升风电功率预测精度，为整体的电网稳定运行提供了有效的技术支撑。

“校准”风电预测源头

提升预测准确率

虚拟测风塔产生的高密度、多层级的测风数据，不仅是风电场的“发电增量器”，还可以是电网的“安全稳定器”，甚至未来还能成为区域气象预报的“数据补给站”。

对于风力发电而言，虚拟测风塔的核心意义在于提升功率预测准确率。作为我国新能源大省，甘肃风能资源理论储量位居全国第四，但复杂的地形地貌导致风能资源分布不均，给电网接纳与调度带来挑战。

在河西走廊的沙尘等极端天气下，部分风电机组可能会出现与电网断开连接的脱机情况，发电出力有可能瞬间降到0，这样剧烈的变化会给电网的安全稳定运行带来严峻的挑战。而虚拟测风塔凭借高频、多层次的数据，能精准捕捉这种特殊天气下的风速突变，提升风力预测的准确度，帮助调度部门及时调用其他电源补偿，规避电网风险。

国网张掖供电公司电力调度中心五级专家 吴慧娟：提升功率预测的准确率，就可以实时更精确地掌握风电的出力变化，便于我们及时调用其他的电源来进行补偿发电。

从2025年6月投入测试以来，通过虚拟测风塔精准捕捉风场数据，平山湖风电场的风速预报准确率已提升0.14%，超短期功率预测准确率提升0.16%。而随着数据累积和模型优化，预测准确率有望进一步提升。

此外，随着虚拟测风塔技术的推广，未来还将形成更加密集的数据采集网，海量的数据与气象部门的天气系统监测数据结合，可提升极端天气预警的时效性与精准度，为气象部门完善区域灾害预警体系补充关键依据。

“捕风捉光”

气象服务助力新能源发电

不同于传统煤炭发电可以“随用随发”，新能源发电需要“捕风捉光”，其随机性和波动性带来巨大挑战，也让精准气象服务成为刚需。

近年来，我国风电、光伏发电等新能源装机规模持续扩大。只有不断提升天气预报的精度，才能准确把握新能源发电的“脉搏”，保障电力安全稳定供应。

当前，中国气象局风能太阳能气象预报系统已覆盖全国省级气象部门，国家和省级两级气象部门均具备新能源气象预报服务能力。据介绍，到2027年，我国风电和光电功率预报准确率要分别达到86%和88%。那么，如何才能实现这一目标呢？超算和算法是关键支撑。

一方面，借助超算可以在空间上将经纬度坐标尽可能精细，例如针对沙尘天气下光伏发电出力预测，超算运行模型可以得出不同覆沙厚度对发电效率的影响。

另一方面，基于历史天气的大数据样本库，借助算法建立不同地形地貌、季节，以及台风、寒潮等极端天气影响下风电出力预测模型，分类越细致、预报越精准。

随着大数据、人工智能等数字信息技术的广泛应用，我们掌握天气变化的能力在加速提升。从以往的“靠天吃饭”，到如今的“八九不离十”，“气象+新能源”的深度融合，正让风光发电更“可靠”。未来，天气预报还能算得更快、看得更远，为新能源发电提供更多胜“算”。

（总台央视记者 刘璐璐 安文剑 张掖融媒）