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虚拟测风塔 智慧“捕风手”丨气象数据助力能源产业提质增效示范场景试点成效

冬日的河西走廊,劲风掠过张掖平山湖风电场,一台台白色风机叶片在湛蓝天空下匀速转动。地面上矗立的激光雷达测风装置,如同一双“智慧之眼”,实时捕捉每一缕风的轨迹,将三维风场数据源源不断传输至控制中心。

这是国家气象信息中心联合中国电力企业联合会大数据与统计分会、国家气象中心共同发布的“气象数据助力电力行业多维预测与智慧服务”场景的具体实践——国网甘肃省电力公司“基于虚拟测风塔技术的最优化气象观测选址研究”项目技术验证示范点,为甘肃千万千瓦级风光基地并入电网注入全新动能。

长久以来,建设风电场需先建造实体测风塔,这不仅成本高昂、周期长,还容易因复杂地形导致观测数据出现偏差。如今,利用部署周期仅三个月的激光雷达测风装置,就可完成连续稳定的气象数据采集,数据覆盖40—200米高度风场,获取率超99%,可为风场选址提供精准支撑。

虚拟测风塔技术融合气象卫星遥感、地面雷达监测与数值模型算法,通过激光雷达探测风速、风向等参数,生成高精度网格化风场数据。连续的气象观测资料为技术验证奠定基础,数据覆盖范围也远超实体塔,相当于绘制了一幅风资源“全息地图”。这些数据为增加发电量提供气象依据,平山湖风电场就是据此优化了风机布局。

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,太阳能资源理论储量位居全国第五,但复杂的地形地貌导致风光资源分布不均,给电网接纳与调度带来挑战。

“基于虚拟测风塔技术的最优化气象观测选址研究”项目的核心价值,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,为电网稳定运行提供支撑。

聚焦于此,项目团队整合激光雷达实时数据、风场历史数据及卫星遥感、区域气象站资源,建立三维多源数据融合模型,建成动态风场实况数据库,模型对风速预报误差校正效果显著。

更关键的是,风电功率预测精度进一步提升,功率误差减小0.16%,直接提高电网风电接纳能力,缓解并网波动压力,保障大规模新能源并网后电网稳定。“气象×新能源”融合模式,为全国同类区域电网高效消纳新能源提供“甘肃方案”。

“基于虚拟测风塔技术的最优化气象观测选址研究”项目入选国家级能源气象示范场景,标志着甘肃虚拟测风塔技术从试点迈向规模化推广。目前,项目团队正持续收集平山湖风场及周边测风数据,开展循环同化预报、多场景适配性研究,为技术全链条应用积累经验。

国家气象信息中心将依托该项目,强化气象及能源数据的积累与分析,为风光场站提供“选址—建设—运维”全生命周期气象服务;探索各行业数据与新能源调度系统协同,优化机组运行策略,提升绿电消纳能力;拓展电网运维场景,利用技术捕捉线路风场数据,预警极端风况,提升线路防灾性能,保障绿电稳定传输。


作者:段军红(李学庆、胡荣义、涂超、邱钜燎对本文有贡献)