20世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)能源的需求成倍增長(zhǎng)。煤炭、石油等化石能源的儲(chǔ)量不足，價(jià)格時(shí)常出現(xiàn)大幅波動(dòng)，國(guó)家能源安全問題備受關(guān)注。同時(shí)，化石能源的使用也帶來諸多環(huán)境問題。在此背景下，作為重要?dú)夂蛸Y源之一的風(fēng)能，以其可持續(xù)、無污染的特性，逐步走進(jìn)人們的生活。
圖為內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市達(dá)爾罕茂明安聯(lián)合旗氣象局工作人員在風(fēng)電場(chǎng)開展風(fēng)速測(cè)試服務(wù)。
風(fēng)能發(fā)電發(fā)展迅猛
空氣的流動(dòng)速度越快，空氣密度越大，其產(chǎn)生的動(dòng)能就越大。古時(shí)候，人們利用風(fēng)車來汲水、磨面;近代以來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)可以通過風(fēng)車來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，從而產(chǎn)生電能。這種利用風(fēng)力發(fā)電的“大風(fēng)車”，在我國(guó)甘肅省酒泉市、內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒草原上以及其他地區(qū)的風(fēng)電基地里，一排排地佇立著，在風(fēng)的吹動(dòng)下緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)著，蔚為壯觀，分外醒目。
截至2014年底，全球風(fēng)電機(jī)組總裝機(jī)容量達(dá)36490萬千瓦，風(fēng)能發(fā)電成為世界上增長(zhǎng)最快的能源方式。我國(guó)對(duì)于風(fēng)能的利用在近年來同樣發(fā)展迅速。截至2014年底，全國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)9581萬千瓦，占全球風(fēng)總電裝機(jī)容量的四分之一;風(fēng)電發(fā)電量達(dá)到1500多億千瓦時(shí)。我國(guó)已是全球第一風(fēng)電大國(guó)。
我國(guó)風(fēng)能資源分布范圍廣，主要集中于西北、華北和東北地區(qū)，以及東部和南部沿海地區(qū)。蘊(yùn)藏量豐富也是我國(guó)風(fēng)能資源的一大優(yōu)勢(shì)，我國(guó)陸地70米高度風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量為50億千瓦，80米高度技術(shù)開發(fā)量達(dá)75億千瓦，足夠滿足我國(guó)到2050年20億千瓦的裝機(jī)需求。
目前，風(fēng)電已經(jīng)是我國(guó)僅次于火電、水電的第三大發(fā)電能源。
氣象部門助力風(fēng)能開發(fā)
隨著國(guó)家對(duì)氣候資源開發(fā)愈發(fā)重視，風(fēng)能資源開發(fā)利用已進(jìn)入“快車道”。
中國(guó)氣象局風(fēng)能太陽能資源中心潛心推進(jìn)低風(fēng)速區(qū)風(fēng)電開發(fā)、分散式風(fēng)電開發(fā)、優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系等工作，完成新一輪全國(guó)風(fēng)能資源評(píng)估，為風(fēng)電規(guī)劃提供了更翔實(shí)的數(shù)據(jù)支持;建立國(guó)家風(fēng)能預(yù)報(bào)公共平臺(tái)，可為用戶提供定制產(chǎn)品的切塊和抽點(diǎn)服務(wù)、實(shí)況監(jiān)測(cè)和高分辨率時(shí)段預(yù)報(bào)產(chǎn)品;采用中尺度數(shù)值模擬等技術(shù)，為風(fēng)電企業(yè)提供更精細(xì)的風(fēng)電場(chǎng)資源預(yù)評(píng)估服務(wù)。
順應(yīng)發(fā)展的需求，各地氣象部門也大力助推風(fēng)能開發(fā)。在內(nèi)蒙古，氣象部門積極參與該區(qū)風(fēng)能資源普查和詳查工作，參與風(fēng)能資源建設(shè)規(guī)劃、風(fēng)電場(chǎng)選址和建設(shè)等工作;湖北氣象部門啟動(dòng)風(fēng)電信息管理平臺(tái)風(fēng)能資源管理系統(tǒng)建設(shè)工作，為該省風(fēng)能資源合理規(guī)劃及有效管理提供支持;陜西利用中尺度數(shù)值模擬技術(shù)開展風(fēng)能資源評(píng)估研究，科學(xué)分析該省風(fēng)能資源儲(chǔ)量，為風(fēng)能開發(fā)提供依據(jù)。
氣象部門還研發(fā)了風(fēng)電專業(yè)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可提供全國(guó)200米垂直高度、分辨率10米范圍內(nèi)的任意風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)未來72小時(shí)的逐15分鐘風(fēng)速預(yù)報(bào)產(chǎn)品。目前，該系統(tǒng)已為河北、內(nèi)蒙古、江蘇、甘肅等地的風(fēng)電場(chǎng)提供服務(wù)。
合理開拓是當(dāng)務(wù)之急
雖然我國(guó)風(fēng)能資源的開發(fā)和利用技術(shù)已日趨成熟，包括氣象部門在內(nèi)的相關(guān)部門也開展了大量工作，但仍然存在一些問題亟待解決。
我國(guó)風(fēng)能資源的分布比較集中，7個(gè)千萬千瓦級(jí)的風(fēng)電基地均位于西北、華北和東北地區(qū)以及東部沿海地區(qū)。此外，我國(guó)氣候有著明顯的季風(fēng)氣候特征，這也導(dǎo)致風(fēng)能發(fā)電的波動(dòng)性大。如果該地區(qū)消納風(fēng)力發(fā)電的能力不夠，就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電并網(wǎng)困難。猶如一根較細(xì)的水管中突然注入大量的水，既會(huì)導(dǎo)致水管難以承受壓力，進(jìn)而破裂，也可能白白浪費(fèi)資源。
風(fēng)電并網(wǎng)難這個(gè)困擾著行業(yè)的難題到底應(yīng)如何解決?專家認(rèn)為，首先，在風(fēng)電基地建設(shè)上切忌貪大求全，應(yīng)根據(jù)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)需求和氣候狀況有步驟地按需開展建設(shè)工作。例如，在內(nèi)蒙古，要在合理規(guī)劃的前提下，走可連續(xù)的開發(fā)途徑;在新疆、甘肅等消納風(fēng)能發(fā)電能力較弱的地區(qū)，盲目擴(kuò)大風(fēng)電裝機(jī)范圍與規(guī)模顯然是不合理的。
此外，合理調(diào)度風(fēng)電資源也是重要的課題。只有建立健全完善的資源調(diào)度機(jī)制才能從本質(zhì)上解決風(fēng)電并網(wǎng)難題。
