利用风、光资源发电，加快可再生能源替代，是推动我国能源结构转型、实现碳达峰碳中和目标的重要方式。今年《政府工作报告》提出，“加快建设新型能源体系”。江苏海上风力资源丰富，海上风电乘“风”破“浪”，迎来高增长。海上风电有哪些关键技术和难点？气象对此又发挥了怎样的作用？
3月23日世界气象日来临之际，新华日报·交汇点记者来到江苏盐城的国家电投江苏海上风力发电有限公司滨海南H3风电场，探访海上“大风车”如何利用气象科技服务新能源产业高质量发展、助力“双碳”目标实现。
追风逐电，精密监测海上气象要素
3月20日上午，经过海上1小时的航行，记者来到了距离盐城滨海县海岸线36公里处的国家电投集团江苏海上风力发电有限公司H3风电场，一排排约100米高的海上“大风车”不停转动。
江苏位于亚洲东部中纬度地区，具有明显的季风气候特征，是全国风能资源的“富户”。海上风机在旋转中将电通过海底电缆输送到陆地千万家。
“江苏沿海地区风速梯度较大，风速等值线基本与海岸线平行，大部分海域70米高度风速超过7米/秒，是名副其实的‘风电宝地’。”江苏省气象服务中心能源气象科副科长王博妮说。
风速大，意味着江苏可开发的海上风能资源丰富。据悉，江苏陆地风电可开发量为300万千瓦，近海风电可开发量近期为1000万千瓦，远期为3000万千瓦。截至2022年12月，江苏海上风电累计装机容量达1182.3万千瓦，占据全国海上风电的“半壁江山”。
“海上风电场从选址开始就需要收集风速、风向、气温、相对湿度、太阳辐射、云量等长期观测数据评估风资源，选择合理的地点。”王博妮说，江苏省气象服务中心早在2017年就开始为海上风电项目提供气象服务。
为海上天气规律“把脉”外，精密捕捉海上天气的“阴晴脸”也是气象服务人员的重要工作。海上强对流、大风、海雾、台风等高影响天气极大影响着海上风电场的建设施工、运维生产。在国家电投江苏海上风力发电有限公司H3场区，江苏省气象部门布设了专业的气象要素观测设备，捕捉风电场海域风、云、雨、雷的变化，确保海上风电场安全运行和生产。
截至2022年8月，江苏已建立了完善的江苏海上风电气象服务工作机制，根据海上风电气象服务需求，研发了全国首个海上风电智能气象服务系统，并服务于江苏的8个海上风电发电场。
“我们要时时刻刻紧追海上天气变化，精确到每个风电场甚至每一台风机的位置。”王博妮说，团队“追风逐电”预测风电场气象要素，包括风机轮毂高度的风速、风向、气压、气温、湿度、降水等，以保证电网安全稳定运行，降低运维成本与安全风险。
提高预警监测能力，捕捉高影响天气“漏网之鱼”
穿上操作服，系上五点式安全扣，记者爬上距离海面30米高的海上升压站。海浪不断击打着桩基，海风带着寒意穿过海上升压站的层层阶梯。不远处，200台风机被薄薄一层轻雾笼罩，蔚为壮观。
“海风达到3米/秒，风机就开始发电工作；海风过大超过25米/秒，风机就要停下，以保障风机安全。”国家电投集团江苏海上风力发电有限公司总经理助理杨荣说，海上风电“靠天吃饭”，要根据气象预报服务调控风机，如何在高影响天气下，既保证风电机组安全，又稳定输出是个难点。
精准预报和精细服务对此至关重要。每天早晨，王博妮都会打开海上风电智能气象服务系统，预报出基于风电场位置的未来5天的逐小时的10米风、100米风、温度、相对湿度、气压、雷电概率、降水量等气象要素。王博妮指着屏幕的一个格点说：“你看，冷空气要来了，海面10米风力逐渐增强，浪高也由小变大了；到了夏天，强对流天气高发，有过程影响时，雷电概率会更高。”
“预报员将这些天气数据解译出来，采用数值模式和人工订正双重运作方式，通过海上风电智能气象服务系统和风电气象服务小程序向服务单位滚动预报。”王博妮说，气象部门借助气浪流耦合数值模式和多源数据快速同化技术，基于江苏沿海空基、岸基气象监测实况数据、数值模式预报等，已发布各类专业气象预报服务产品千余期。
强对流、海雾、大风、台风……预测高影响天气需要监测预报预警技术全面升级。江苏省气象部门在天气预报基础上，利用机器学习多种算法，结合遥感卫星、雷达资料、测风塔数据、升压站自动观测资料等，研发海上风电高影响天气预报预警技术，为海上风电出力、资源调度、运维保障等提供参考依据。用一张天气预警“网”，捕捉预测范围内的高影响天气“漏网之鱼”。
将海上风电场气象、海洋预报要素应用于与海上风电智能气象预报服务系统，气象部门有效提高了海上风电服务的监测和预警能力。“该系统应用推广后，将进一步提高风电场预报的准确性和可操作性，增强海上风电气象服务的针对性、科学性、规范性。”江苏省气象服务中心副主任黄亮说。
据介绍，围绕该系统研究，相关成果先后获得了中国设备管理协会电力行业技术创新成果一等奖、中国电力科技成果“金苹果”二等奖、中国气象服务协会科学技术奖科技创新奖二等奖等奖项、江苏电力科技成果奖三等奖等；江苏省气象服务中心还获评“2022年中国风电产业50强十佳服务机构”，成为首个获此殊荣的气象部门。
打破“零”服务，保障风能源稳定输送
风资源属于新能源、新赛道，经济效益前景可期。
滨海海上风电发电场的气象服务项目投运以来，工作人员借助海上升压站的海上风电场气象安全监控管理系统，能实时监控风电场附近的精细气象水文信息，及时指导海上风电运维工作，并跟踪定位运维人员与船舶轨迹，保障运维安全。
“该技术应用后，滨海风电场年发电量逐年提高。2022年，滨海海上风电场发电量首次突破21亿千瓦，发电量达28.63亿千瓦时，相当于减少二氧化碳排放量190万吨。”杨荣说。
目前，省气象服务中心自主研发的江苏海上风电智能气象服务系统、海上风电气象服务小程序为海上风电企业提供气象预报服务指导和决策依据。“我们的产品还在国家电投江苏海上风电公司、华电重工、江苏省水上搜救中心等部门得到推广应用，未来还可广泛推广。”黄亮表示，随着海上风电的推进，江苏气象将逐步开展观测站网的建设、气象与风电的数据共享，以及深远海海上风电气象服务技术发展、创新和应用研究。
黄亮介绍，针对海上风电气象水文监测站网布局建设，江苏省气象部门将提升灾害性天气监测预警能力。气象部门还将加强海上风电施工运维气象海洋服务技术研发，建设海上风电气象服务大数据产品共享平台，并推动成立海上风电气象联盟，共同推进技术研发、规范服务市场。
据国家统计局发布数据显示，2022年，水电、核电、风电和太阳能发电等清洁能源发电增长5.3%。随着海上风电气象预报预警技术进步、海上风电气象服务保障能力不断提升，气象对江苏海上风电发展发挥了更为可靠的支撑作用，将为江苏新能源产业高质量发展提供更强助力。
（原标题：世界气象日丨记者出海见证：风从海上来，电送千万家）
（来源：新华报业网 作者：张宣 陈晓颖 孙广哲 责任编辑：颜昕）
