2023年6月28日-29日,第八屆全球海上風電大會在河北省唐山市舉行。國家氣候中心黨委常委、副主任袁佳雙在題為“大力發展海上風電,積極應對氣候變化”的主題演講中表示,新型電力系統的穩定性與氣候條件密切相關,近年頻發的極端天氣氣候事件使精確的氣候預測能力成為電力系統之剛需。
以下為袁佳雙演講的主要內容:
大力發展海上風電的戰略意義
能源系統脫碳是全球實現碳中和的關鍵。2022年,全球能源相關的二氧化碳排放總量約368億噸,創歷史新高。預計2050年,全球91%的電力需求將由可再生資源提供。
大力發展海上風電是應對氣候變化和實現可持續發展的關鍵舉措。目前全球有大約2/3的城市和近70%的人口、GDP分布在沿海區域。與陸上風電相比,海上風電具有離城市負荷中心近,風能資源豐富,發電量高(約為陸上2倍),不占用土地資源,靜風期少等特點,在全球應對氣候變化的諸多技術中被給予厚望。
2022年,全國海上風電累計裝機容量3046萬千瓦,約占全球海上風電總裝機容量的一半。據CWEA統計,“十四五”期間,中國沿海省份海上風電規劃容量約5000萬千瓦。由此推算,預計到2025年中國海上風電累計裝機容量將達到0.8億~1億千瓦,到2030年達到1.8億~2億千瓦。2060年,我國海上風電裝機容量或將達到5億千瓦。
IPCC AR6關于風光資源的新結論
政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第六次評估報告顯示,風能、太陽能是推動能源系統深度脫碳重要抓手,占比將大大增加,成本將繼續降低,大范圍投資有助于全球減排目標實現。
具體來看,2015到2019年太陽能光伏發電量增長了170%,風電發電量增加了70%。2019年,太陽能光伏和風電合計占低碳電力的21%和總發電量的8%。預計到2050年,可再生資源將占全球能源供應一半或者更多,其中風能、太陽能將是主要來源。
成本方面,IPCC評估顯示,風能、太陽能成本從2010年到2020年下降了20%到75%。風電加權平均總安裝成本下降趨勢非常明顯。2015年以來,陸上、海上風電成本下降18%、40%,2030年預計將進一步降低。
IPCC認為系統性整合(在同一個場地上配置風能、光伏等不同能源技術)可以降低風光資源使用成本,提高效率。雖然風能和太陽能可能會成為未來主力電源,但目前沒有必要追求100%覆蓋。氣候變化會對風光資源造成一些影響,但這些影響不足以威脅全球范圍內風光發電減排的能力。
未來電力系統對天氣的依賴度增加,加劇了氣候變化可能帶來的影響。高風速確實可能導致對電力基礎設施的損壞。在風暴期間,電力系統可能會經歷高負荷,這可能會增加機械故障的風險。氣候變化也可以降低熱發電效率,并增加干旱期間電廠停機的風險。但這不應該阻止風能作為清潔能源的開發。適當的規劃、安裝和維護可以幫助最大限度地降低與風電停機相關的風險。
海上風電開發利用的氣候研究與服務
海上風能技術創新面臨三個方面的挑戰。第一個是大型化機組,第二個是復雜地形,第三個是臺風風險。
目前,國家氣候中心圍繞海上風電開發利用的氣候研究與服務做了以下5個方面的工作:海上風能資源評估、海上風能資源預測、海上風特性研究、海上風電開發風險管理、未來風能資源預估。海上風能資源評估。
基于用戶需求研制了中國近海精細化逐小時風資源數據集(時間范圍:1995到2022年,水平分辨率:3km),基于風云衛星和國外衛星構建完成了中國近海海面風、海冰、海霧、海浪等長時間序列數據集。
同時,面向海外需求,很多發電企業和設備制造需要走向海外市場,國家氣候中心研發了多源遙感衛星長序列海風產品,可滿足全球海上風資源分析之需?;诟邥r空分辨率風能資源數據庫和近海地形資料、海域規劃數據,國家氣候中心評估得到中國海上100米高度離岸200km范圍內風能資源技術可開發量約22.5億千瓦。
海上風能資源預測。建立了風光月尺度氣候預測業務,對不同月份和季節,分析了我國近海地區風能資源的氣候特征和變化趨勢。實時檢驗結果顯示,該業務對西北、華北、高原等區域風光資源預測能力較好。這些工作為近海地區的風能監測、資源預測奠定基礎。
海上風特性研究。中國氣象局在近海布設40多個浮標,研發不同風速條件下風、浪設計參數,可以為海上機組一體化設計提供需要的風、浪、流參數。
海上風電開發風險管理。在科技部支持下,國家氣候中心主持的重大專項自主研發了面向風電場和風電機組的臺風風險評估軟件。該工作填補了國際上該類軟件的空白。未來風能資源和臺風變化預估。國家氣候中心研究顯示,在低排放情景下,本世紀中期,我國渤海及黃海北部的風速會有所下降,而東海、南海的風速會增加。本世紀末,臺灣海峽以北的海域風速會有所略微下降,而以南的海域風速會上升。預計到21世紀末期,西北太平洋的熱帶氣旋生成頻率和路徑頻數將分別增加16%和10%。熱帶氣旋路徑北移,熱帶氣旋的強度也將增加。在全球變暖背景下,極端天氣氣候事件呈現多發、頻發態勢。
下一步國家氣候中心將從以下四個方面開展工作:將自主創建風場數值模擬新技術應用于風電場區的長、中、短期風電功率預測;將自主創建臺風風險評估技術不僅應用于沿海,還適用于近海和遠海;支撐即將開始 “第五次全國新能源資源勘察與評價”;參與制定國家標準《風能資源評估技術導則》,與國際接軌。
大力發展海上風電是全球應對氣候變化和實現碳中和關鍵舉措。新型電力系統的穩定性與氣候條件密切相關,近年頻發的極端天氣氣候事件使精確的氣候預測能力成為電力系統之剛需。發展電力氣象學,形成服務電力行業特征的電力氣象技術體系,迫在眉睫。