气象服务之海上风电

在双碳背景下，2021年《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出：大力提升风电、光伏发电规模，加快发展东中部分布式能源，有序发展海上风电。

 

一、海上风电将迎来大发展

2020年，四百余家风能企业代表在北京一致通过并联合发布了《风能北京宣言》，提出：在“十四五”规划中，保证年均新增装机5000万千瓦以上。2025年后，中国风电年均新增装机容量应不低于6000万千瓦，到2030年至少达到8亿千瓦，到2060年至少达到30亿千瓦。即风电将在未来10-40年期间翻3-10倍！

数据来源：国家能源局

随着陆上风电发展逐渐趋于饱和，作为清洁能源后起之秀的海上风电将引来大发展。海上风电一般指水深10米左右的近海风电，具有资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、适合大规模开发的优点。

数据来源：REN21

据海洋可再生能源行动联盟（OREAC）发布数据显示，中国海上风电潜能（在距离海岸线200公里范围内的水域中，利用当前技术可开采的能源资源）约为2982GW，其中固定式1400GW，浮动式1582GW。

但是，海上风电面临更为恶劣的海洋和气象环境，对海洋气象服务的需求也更高。

 

二、海上风电对海洋气象服务的需求更高

海上风电气象服务主要包括为前期电场开发规划进行的风资源评估和微观选址小区域资源分布评估、中期电场建设阶段气象灾害评估预警和建设窗口期预报以及后期电场运行阶段预测预警和运维窗口期预报。

（1）前期电场选址阶段

根据风资源的储量、区划和开发潜力，利用长期观测数据进行风能资源评估，确定具有风资源开发潜力区域，为风电场开发规划提供支撑。规划制定后，则需要进入微观选址阶段，根据短期的资源观测数据，结合气象站长期观测序列数据，对具体小区域的资源分布进行评估，确定每一根风机点位坐标。以上两步宏观选址和微观选址具有重要意义，将直接决定风电场未来的发电量。

 

（2）中期电场建设阶段

在电场建设之前首先要进行电场区域气象灾害风险精细化评估工作，评估结果将作为电场设计和装备选型的重要依据，比如受台风影响较频繁的区域需要选择抗风能力更强的风机设备。

海上风电场建设施工周期长，对海洋和气象的要求更高，需要精准精细的海洋天气预报，包括冰冻、高温、强风、强对流、强降水、大雾、雷电、台风等气象灾害以及海冰、强海流、巨浪、潮汐、风暴潮等海洋灾害。时间和空间精细化的预报有助于海上风电场选择施工窗口期，合理安排工作。这部分需求是用户安全作业，规避风险，确保安全生产的重要手段。

 

（3）后期电场运行阶段

在电场运行阶段，海上风电最基础的气象服务需求和陆上风电一样，即用于风电功率预测的气象要素预报，包括轮毂高度的风速、风向、气压、气温、湿度、降水等，要求精确到风电场位置，更有甚者需要精确到每一根风机位置。这部分需求是为了保证整个电网安全稳定运行，风电场必须上报的数据。

为保证海上风电平稳运行，定期以及故障运维是重要工作，但往返海上风电场和陆地的船舶交通因天气海况，存在极大的不确定性，往往因为一个空开断开，导致风机停机几天的情况常常发生。运维窗口期预报则根据精细化的气象要素和灾害预报，滚动预报未来7天海上风电站的运维窗口期，极大降低运维成本和安全风险。

 

 

三、结语

海上风电的蓬勃发展离不开精细化的海洋气象服务，象心力科技已为风电和光伏电站提供超过3年的数值天气预报与功率预测服务，其中也包括海上风电功率预测。

针对建设和运行阶段的窗口期预报和气象灾害预警，象心力科技已经做了充足的技术储备，欢迎广大客户咨询。