国家标准计划《风能太阳能资源时间互补性评估方法》由 TC540(全国气候与气候变化标准化技术委员会)归口,TC540SC2(全国气候与气候变化标准化技术委员会风能太阳能气候资源分会)执行 ,主管部门为中国气象局。
主要起草单位 中国气象局公共气象服务中心 。
| 07 数学、自然科学 |
| 07.060 地质学、气象学、水文学 |
本标准主要涉及的产品为风能太阳能资源互补特性评价中的互补指标数据集、图谱,以及资源互补性评价技术报告。
目的与意义:截至2024年底,我国风电和太阳能发电的装机容量分别达到5.2亿千瓦和8.9亿千瓦,占全国总装机容量约40%,合计装机已超煤电装机,2024年风光发电量占全国总发电量的18%,标志着我国能源结构转型的重大突破。
随着新型电力系统中可再生能源高比例渗透,未来风能太阳能等可再生能源将从发电量增量主体逐步发展成发电量结构主体,风能和太阳能固有的波动性、间歇性和随机性对电网安全稳定造成的影响,以及其分布不均衡所导致的消纳和保供问题在不同地区不同时段同时存在,都使得多能互补的重要性日益凸显。
在法律层面,《中华人民共和国可再生能源法》(2009年修正)第六条规定"国务院能源主管部门负责组织和协调全国可再生能源资源的调查,并会同国务院有关部门组织制定资源调查的技术规范”。
新颁布《中华人民共和国能源法》(2024年)第二十五条提出"国家推进风能、太阳能开发利用,坚持集中式与分布式并举",第三十四条提出“国家推动提高能源利用效率,鼓励发展分布式能源和多能互补、多能联供综合能源服务”,为风光互补利用的广阔应用前景提供了最新法律依据;同时在能源规划章节,提到“国务院能源主管部门会同国务院有关部门和有关省、自治区、直辖市人民政府,根据区域经济社会发展需要和能源资源禀赋情况、能源生产消费特点、生态环境保护要求等,可以编制跨省、自治区、直辖市的区域能源规划”,特别把“能源资源禀赋”纳入到能源规划的重要参考中。
在政策支撑方面,国家发展改革委等九部门联合印发的《"十四五"可再生能源发展规划》(发改能源〔2021〕1445号)中明确提出要坚持“多元迭代”的基本原则,其中提到 “单品种开发与多品种互补并举”、“构建可再生能源多能互补、因地制宜、多元迭代发展新局面”;《气象高质量发展纲要(2022—2035年)》(国发〔2022〕11号)第二十三条要求“强化气候资源合理开发利用”,其中针对风光资源提出“加强气候资源普查和规划利用工作,建立风能、太阳能等气候资源普查、区划、监测和信息统一发布制度”以及“开展风电和光伏发电开发资源量评估,对全国可利用的风电和光伏发电资源进行全面勘查评价”等任务规划。
为积极响应国家可再生能源发展战略,气象部门对风光资源普查与互补评估工作做出专项部署:《能源气象服务行动计划(2024—2027年)》将"水风光资源互补评估"列为重点任务,要求为未来40年新能源布局提供技术支撑。
从国家法律、政策、宏观规划到气象部门专项部署,均体现了基于能源资源禀赋的风光互补性评估的重要意义。
然而,在风能太阳能资源互补性评估领域,能源、电力、气象等不同行业国家现行标准体系存在断层,需要一项基于资源自然禀赋进行风光互补性评价的标准作为衔接:一方面,现有成熟的气候资源评价标准,如《风电场风能资源评估方法》(GB/T 18710-2002)和《太阳能资源评估方法》(GB/T 37526-2019),仅针对单一能源资源进行独立评估,无法评估资源间的协同互补效应;另一方面,风光资源评估方面虽已存在《风光储联合发电站设计标准》(GB/T 51437-2021)这一现行国家标准,以及《风光水火储多能互补项目规划报告编制规程》(NB/T11082-2023)、《水风光储可再生能源综合开发项目技术规范》(NB/T 11554-2024)等能源行业标准,且此类标准在风能和太阳能资源分析章节均充分引用气象行业风光资源评估的各项标准,但在要求"应进行风能资源和太阳能资源互补特性分析"之处,却未能提出明确的互补性评价指标,也缺乏基于风光资源自然禀赋实施这一评价的具体参考。
因此,制定本标准既是贯彻落实国家法律法规的必然要求,也是填补标准体系空白、连接气候资源评估与工程设计的关键桥梁。
本标准将为国家大型清洁能源基地的科学规划、风光项目优化配置及提升电网友好性提供基础性方法论和量化依据,是保障中国新能源高质量、规模化发展的迫切需要。
本标准的制定,旨在落实国家能源发展与气象规划的战略要求,填补现有标准体系空白,预期对新型电力系统多主体多环节产生深远影响:首先,为国家能源规划和管理部门更精准制定能源战略和政策,优化风光资源的时空分布与应用,提升能源系统的灵活性和稳定性提供标准化参考;其次,指导气象服务机构根据标准要求提供科学量化的风光互补性度量;指导新能源开发企业利用该标准评估资源互补性,优化项目配置,提高项目投资回报率;指导电网企业借助标准提升电网对可再生能源接纳能力,降低电力系统不稳定性,提高消纳水平;技术服务单位则可在为风光互补项目提供技术咨询时,依据标准提高其服务质量和准确性。
通过上述几个方面的统一协调与评估,标准的实施预计将大大促进我国新能源高效开发和利用,提升电力系统的智能调度与灵活性,最终推动能源结构的绿色转型。
范围: 本标准适用于国家大型风光基地建设、分布式新能源项目开发、多能互补示范工程、源网荷储一体化项目等各类风光资源开发利用场景中的风能太阳能资源时间互补性评价工作。 主要技术内容: 本项目已有工作基础和拟开展的工作: 风能太阳能资源自身的随机性和间歇性导致的过度波动给电网安全运行造成影响。两种资源的互补性或协同性会削弱或增强这种资源出力总波动对电网安全稳定运行造成的冲击。因此,建立科学合理的风能太阳能资源互补指数,构建一套标准化的评估流程,对不同地点不同时间的风光互补性进行量化评估,在业务服务中需求迫切。 在此背景下,申报人前期在中国气象局创新发展专项和标准预研究项目支持下,已开展国内外风光资源互补研究的调研工作。首先,从资源利用角度搜集互补研究中较常出现的度量方法,系统总结从衡量相关性、波动性、电网交互性、经济性等简单指标到复杂多维评估指标体系的各类互补性度量方法。其次,对一般性工作流程进行提炼和总结,从数据资料、可再生能源出力建模方法、互补特性时空评估分析、重要结论等方面,总结目前水风光多能互补评估技术的研究进展,考察风光互补性研究的一般性技术流程,即主要包括数据收集与处理、可再生能源出力建模和基于资源时空特性的不同研究场景分析这三个主要步骤。 在以上调研基础上,申报人最终提出一种综合考察风光资源不同方面特性的互补指标,从资源互补特性时空分布和风光容量配比优化两个角度进行评估,并与常用互补指数指标进行对比检验,最后基于近30年ERA5再分析数据集和资源普查1km分辨率数值模拟数据集计算指数进行统计,获得全国风光互补指标等级阈值,利用该指标体系在吉林西部和宁夏地区等重点区域和天气过程进行了适用性检验;其次,在该指标基础上,项目组以湖北黄冈为代表区域,搜集黄冈地区风能资源高分辨率评估数据集和遥感反演太阳辐射数据、高分辨率DEM数据和土地利用类型数据,通过风能和太阳能资源储量计算方法、不可开发和限制开发区域剔除方案、不同土地类型利用率等,利用GIS初步计算黄冈地区风能和太阳能技术可开发量;搜集黄冈地调风光电站发电数据和电力负荷数据,为后续的代表性区域风光发电装机容量配比优化研究提供基础。 在本标准立项后,项目组预期实施的技术路线包含:基于多源再分析资料,开展基于不同地形、不同天气过程,以及在热浪、干旱、风暴/飓风、冰雪、寒潮、洪水、雷电等灾害天气下风光互补指数体系的适用性检验。其次,开展风光同期代表年选取研究,通过文献调研与计算验证,探索基于气象学常用的气候平均法、典型气象年法,以及电力行业常用的典型场景模拟法等不同典型风光复合场景研究的技术可行性,获得由长年代序列选取风光同期代表年的技术方法。最后,基于再分析数据集计算不同指标统计特征,深入探索并完善指标体系日内互补、月、季节、年等不同时间尺度的阈值研究。
面向新能源发电预测的电力气象智能预报关键技术