看“风光卫士”如何加强风电低温天气应急监测和预警工作(上)

近日国家能源局华北能源监管局发布了“关于进一步加强低温天气风电运行工作的通知”（下称“通知”），“通知”的背景是2016年1月22日至24日张家口、承德等地区部分风电场因低温寒潮天气造成切机，对电网安全运行造成影响。为加强低温天气风电运行工作，“通知”提出以下要求：1.准确掌握风力发电机组的低温运行特性；2.加强低温天气的应急监测和预警工作；3.加强脱网后的调运运行管理；4.鼓励有条件的风电场开展风机低温运行能力提升改造。

相信大家对今年1月21日至25日席卷全国的“超级寒潮”还记忆犹新。我们首先来回顾一下此次寒潮的威力：据中国气象局统计，1月21日至25日，我国大部地区遭受强寒潮天气。此次过程降温幅度大，极端性强，影响范围广。气温下降剧烈，多地最低气温跌破历史极值。西北地区东部、华北、黄淮、江淮东部、江南东部、华南南部及云南东部等地部分地区最大降温幅度达12～18℃，局部超过18℃。全国大部地区出现入冬以来最低气温，气温0℃线南压至华南北部。

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受此次强寒潮过程影响，降温幅度在6℃以上区域影响11.8亿人。最低气温在0℃以下影响11.3亿人，其中-12℃以下区域占全国面积71.0%，影响7.1亿人。南方低温雨雪冰冻。1月21日至22日，贵州中南部、湖南中部等地部分地区及福建中部局地出现冻雨。1月24日，雪线越过南岭逐渐南压至广州及珠三角一带，为1951年有气象记录以来最南端。南宁城区为41年来（1975年以来）首次降雪；广州城区出现 有气象记录以来第一次降雪。安徽黄山最大积雪深度达40厘米、贵州习水达24厘米、浙江杭州临安达22厘米。

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对于新能源电场，寒潮的危害是极大的：1.极端的低温会造成金属疲劳，严重的甚至会引发焊点松动等严重影响风机使用寿命的事故；2.由于裹冰薄厚不一，叶片原有的气动外形会被破坏，降低机组的风能利用率，从而造成发电功率降低，严重时还可造成风电机组停机；3.积冰一般会造成电网机械性损伤，如杆塔倒塌等，恢复时间长，难度大；4.寒潮引发的冻雨天气会造成电线积冰，电线结冰后，遇冷收缩，加上风吹引起的震荡和雨凇重量的影响，能使电线和电话线不胜重荷而被压断，造成输电、通讯中断；5.对电网安全运行造成影响，新能源功率预测精度难以保障，存在被考核风险。

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针对以上问题，东润环能提出了如下的解决方案：1.基于高精度的自主天气预报提前进行极端灾害天气预警，帮助业主将损失降到最小化；2.提醒业主在测风塔附近、架空线经过的道路、居民区附近做好防落冰砸伤的警示标志;3.及时调整次日的风电出力预测数据，同时提醒业主向电网申请免考核；4.对于测风塔倒塌的风电场，快速更换部署声雷达和激光雷达，避免测风数据的长时间中断。

基于高精度的自主天气预报的极端天气预警提供24小时、1-2周和季度的预警服务，预警气象参量包括冻雨、暴雪、雷暴和沙尘暴等，通过对冻雨、暴雪、雷暴和沙尘波机理的深入理解，确定形成气象灾害的气象参数阈值，进而建立气象灾害发生标准，帮助电站提前部署防灾物资，预先采取防灾措施，合理地制定检修计划并对积冰厚度监控并提出预警；对电网线路进行雷电预报和对闪电定位监测，发生雷击事件后迅速定位事故线路。

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东润高精度的自主天气预报的极端天气预警具有如下特点：

1.高精度:通过4重嵌套WRF分辨率达到1km，通过CFD软件WT将分辨率提升至百米级别；根据具体地形选择对应的参数化方案，实现不同地区的定制化天气预报。

2.定制化:通过历史观测数据得到气象灾害的规律，借助现场观测设备，实时测量回传，根据历史规律和现场测量数据建立实时订正体系，对天气预报进行实时订正。

3.云方案及移动APP服务：通过与华为云IT基础合作的预测云应用平台，可为用户提供基于WEB的远程预测服务，从而降低用户投资和运维管理成本；同时可以为用户提供移动APP，方便用户随时随地查看定制化的关键信息。

这里不得不提的就是东润的自主天气预报，东润气象团队目前有十余名来自全国顶尖气象院校的博士、硕士研究生，结合各自技术优势，共同搭建起东润自主天气预报平台。东润自主天气预报平台借助高性能计算服务器上，采用先进的中尺度天气预报模式WRF及CFD流体力学模型，利用4DVAR同化技术将公司近600座测风塔数据、地面观测站以及卫星、雷达数据进行实时资料同化，提供空间分辨率最高可达100m、每6小时更新的15分钟时间分辨率的未来7天高精度天气预报服务，包括温度、压强、风速、风向、风功率密度、太阳总辐照度及直射散射辐照度等多种气象参量，可为单个风机机位点提供精准天气预报服务，并有气象灾害预警以保障风机检修计划及灾害预防准备工作。

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针对本次寒潮，东润通过不懈努力力保业主损失最小化，2016年1月20日，东润自主天气预报平台预报出在接下来的几天内可能会有一股“超级寒潮”，从北向南逐步对我国各个省份带来大风、降温、降雪等恶劣天气。在寒潮发生初期，通过蒙东项目多个测风塔数据获得的实测风速、温度、湿度等气象数据，及时修正气象预警数据，并将全国所有区域测风塔数据收集处理，形成了全国性跟踪监控网。为了使东润客户免于发生风机裹冰或者集电线垮塌等情况，从而产生经济上的损失，东润风光卫士在1月20日迅速向预计受“超级寒潮”影响严重地区的风电项目提供灾害天气预警服务，提前告知业主做好寒潮应急准备以及相关措施建议。

经过东润风光卫士对于1月20几日的灾害天气预警服务，我司山西10多个项目均没有发生重大风机裹冰以及集电线垮塌等情况，成功避免类似2015年11月山西大范围风电场因寒潮天气影响导致的集电线倒塌，风机裹冰等情况，为东润客户避免额外的经济财产损失。