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觀察丨為全球新能源裝上“氣候體溫計(jì)”：首份年景報(bào)告揭秘2025全球風(fēng)光發(fā)電“健康指數(shù)”

來(lái)源：中國(guó)能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2025-04-25 09:35

見(jiàn)習(xí)記者 王可 中國(guó)能源新聞網(wǎng)記者 白宇

　　隨著全球氣候變化問(wèn)題日益突出，能源與氣候問(wèn)題深度耦合已成為全球科學(xué)研究和工程實(shí)踐的前沿?zé)狳c(diǎn)。

　　在此背景下，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織（GEIDCO，以下簡(jiǎn)稱“合作組織”）和國(guó)家氣候中心（NCC）聯(lián)合開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)新研發(fā)新能源發(fā)電年景預(yù)測(cè)方法，于4月22日發(fā)布《全球新能源發(fā)電年景預(yù)測(cè)2025》報(bào)告（以下簡(jiǎn)稱《報(bào)告》）。

　　合作組織駐會(huì)副主席劉澤洪指出，當(dāng)前氣候變化正顯著影響電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)。隨著新能源占比提升，電力系統(tǒng)平衡難度加劇，亟需在規(guī)劃運(yùn)行中納入氣候因素，強(qiáng)化電力氣象預(yù)測(cè)能力，提升系統(tǒng)的氣候適應(yīng)能力和安全韌性。

　　“靠天吃飯”難題尋得“良方”

　　當(dāng)前，全球新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模正經(jīng)歷爆發(fā)式增長(zhǎng)。

　　數(shù)據(jù)顯示，2024年全球風(fēng)電與光伏裝機(jī)總量已成功突破29億千瓦大關(guān)，占據(jù)全球總裝機(jī)容量的31%。中國(guó)能源轉(zhuǎn)型速度與力度全球領(lǐng)先，截至2024年底，風(fēng)電與光伏裝機(jī)容量高達(dá)14.1億千瓦，占全國(guó)總裝機(jī)42%，年新增裝機(jī)量（3.6億千瓦）已超越全美新能源累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（約3.5億千瓦）。

　　新能源發(fā)電“靠天吃飯”的天然隨機(jī)性特征日益凸顯。國(guó)家電網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，其經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)風(fēng)電發(fā)電的日最大波動(dòng)率高達(dá)23%，光伏發(fā)電更是達(dá)到54%，極端天氣下的出力驟變對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)供需平衡構(gòu)成重大威脅。

　　然而，在技術(shù)層面，全球新能源預(yù)測(cè)長(zhǎng)期停留在短期調(diào)度層面，針對(duì)月度、年度尺度的中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)存在關(guān)鍵技術(shù)空白。長(zhǎng)期預(yù)測(cè)面臨三大科學(xué)難題，包括氣候變化對(duì)預(yù)測(cè)基準(zhǔn)的持續(xù)擾動(dòng)、時(shí)空分辨率的顯著差異，以及氣象與電力跨界耦合技術(shù)的復(fù)雜性。這使得此前全球范圍內(nèi)尚未形成覆蓋新能源發(fā)電能力的年度系統(tǒng)性預(yù)測(cè)體系。

　　“新型電力系統(tǒng)對(duì)氣候資源評(píng)估與極端災(zāi)害預(yù)警的需求已迫在眉睫。”中國(guó)氣象局副局長(zhǎng)熊紹員表示，為破解這一困境，中國(guó)氣象局將能源氣象服務(wù)列為重點(diǎn)發(fā)展方向，通過(guò)搭建“氣象+能源”跨行業(yè)協(xié)同平臺(tái)，推動(dòng)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型與新能源發(fā)電模型深度融合，為新型電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)提供精準(zhǔn)氣候解決方案。

　“氣象+AI+電力”三位一體破局

　　針對(duì)全球新能源發(fā)電中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的技術(shù)空白，報(bào)告研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新構(gòu)建“氣象要素預(yù)報(bào)-風(fēng)光場(chǎng)站識(shí)別-新能源發(fā)電能力預(yù)測(cè)”三位一體框架。

　　在氣象要素預(yù)報(bào)環(huán)節(jié)，團(tuán)隊(duì)依托中國(guó)氣象局全球氣候模式CPSv2，通過(guò)引入多源觀測(cè)資料與集合預(yù)報(bào)技術(shù)，對(duì)全球范圍內(nèi)的氣溫、降水、風(fēng)速以及輻射等關(guān)鍵氣象要素進(jìn)行未來(lái)一整年的逐月精細(xì)化預(yù)測(cè)，為后續(xù)發(fā)電能力預(yù)測(cè)提供了堅(jiān)實(shí)的氣象數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　風(fēng)光場(chǎng)站識(shí)別方面，研究團(tuán)隊(duì)基于高分辨率的多光譜遙感影像，訓(xùn)練出具備高效目標(biāo)檢測(cè)與圖像分割能力的人工智能模型。該模型能夠自動(dòng)、精準(zhǔn)地識(shí)別出風(fēng)機(jī)和光伏板的具體位置，進(jìn)而構(gòu)建出一套結(jié)構(gòu)化、可更新且可追溯的全球風(fēng)光場(chǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)，為發(fā)電能力預(yù)測(cè)提供了準(zhǔn)確的場(chǎng)站信息。

　　新能源發(fā)電能力預(yù)測(cè)則依據(jù)每臺(tái)風(fēng)機(jī)及光伏板所對(duì)應(yīng)的未來(lái)氣象要素?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)功率曲線模型，能夠?qū)庀髷?shù)據(jù)精準(zhǔn)地轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的時(shí)序發(fā)電出力數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了氣象數(shù)據(jù)與發(fā)電能力的有效銜接。

　　“通過(guò)耦合高精度氣象模型與電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)布覆蓋全球的新能源發(fā)電年景預(yù)測(cè)，科學(xué)研判2025年全球及主要國(guó)家新能源發(fā)電能力，開(kāi)創(chuàng)了氣象與能源協(xié)同新范式。”合作組織副秘書(shū)長(zhǎng)周原冰介紹。

　　根據(jù)報(bào)告預(yù)測(cè)，在裝機(jī)規(guī)模增長(zhǎng)與氣象條件綜合作用下，2025年全球風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)將達(dá)2300小時(shí)，光伏則將達(dá)到1350小時(shí)?？紤]新增裝機(jī)因素，風(fēng)光發(fā)電能力較2024年預(yù)計(jì)將分別實(shí)現(xiàn)超過(guò)10%和30%的增長(zhǎng)。

　　報(bào)告還呈現(xiàn)出顯著的地域差異性特征：在研究的132個(gè)國(guó)家和地區(qū)中，巴西等26個(gè)國(guó)家的風(fēng)電可發(fā)電小時(shí)預(yù)計(jì)將有所提升，而西班牙等50個(gè)國(guó)家則可能出現(xiàn)下降，其余國(guó)家則基本保持穩(wěn)定；在光伏方面，德國(guó)等48個(gè)國(guó)家的光伏可發(fā)電小時(shí)預(yù)計(jì)將有所提升，而美國(guó)等23個(gè)國(guó)家則可能出現(xiàn)下降，其余國(guó)家同樣基本保持穩(wěn)定。

　　據(jù)悉，今年1至3月對(duì)于德國(guó)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行情況展現(xiàn)出了高度的趨勢(shì)一致性，充分驗(yàn)證了該預(yù)測(cè)模型的可靠性與準(zhǔn)確性。

　　“戰(zhàn)略-運(yùn)營(yíng)-市場(chǎng)”三維助力

　　報(bào)告提出，該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值集中體現(xiàn)在對(duì)電力系統(tǒng)“戰(zhàn)略-運(yùn)營(yíng)-市場(chǎng)”的全周期賦能：

　　其一，助力戰(zhàn)略決策。通過(guò)預(yù)測(cè)，在開(kāi)展全年綜合能源平衡分析的過(guò)程中，可優(yōu)化區(qū)域內(nèi)化石燃料的儲(chǔ)備策略。

　　其二，優(yōu)化電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)?；谀甓阮A(yù)測(cè)結(jié)果，發(fā)電企業(yè)可優(yōu)化中長(zhǎng)期與現(xiàn)貨電量分配，提高發(fā)電企業(yè)收益；年景預(yù)測(cè)成果可為電網(wǎng)企業(yè)的年度運(yùn)行方式分析提供量化支撐。

　　其三，穩(wěn)定電力市場(chǎng)秩序。新能源發(fā)電中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)能夠?yàn)槭袌?chǎng)參與者提供更準(zhǔn)確的信息，穩(wěn)定電價(jià)預(yù)期，減少市場(chǎng)波動(dòng)。

　　劉澤洪強(qiáng)調(diào)，合作組織愿與中國(guó)氣象局在常態(tài)化開(kāi)展全球新能源發(fā)電年景預(yù)測(cè)研究及發(fā)布工作基礎(chǔ)上，深入研究極端天氣影響、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)能力等能源氣象融合領(lǐng)域重大問(wèn)題，在數(shù)據(jù)、模型、標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際交流等方面深化合作。

　　作為首個(gè)覆蓋全球的新能源年景預(yù)測(cè)體系，該報(bào)告不僅填補(bǔ)技術(shù)空白，構(gòu)建了“觀測(cè)-預(yù)測(cè)-應(yīng)用”的閉環(huán)生態(tài)，更揭示了氣候約束下新能源發(fā)展的深層矛盾。

　　當(dāng)“靠天吃飯”的新能源遇到加速變異的氣候系統(tǒng)，人類需要的不僅是預(yù)測(cè)工具，更是對(duì)能源-氣候-經(jīng)濟(jì)耦合系統(tǒng)的全新認(rèn)知與理解。

　　責(zé)任編輯：沈馨蕊