《太阳能发电》杂志专题：缺失的气候资源评估
　导语：电网的运行是根据电力消费终端的需求来调度上游发电厂发电的，这要求发电厂具有较高的可调度能力。由于太阳能资源的先天不稳定性，光伏发电等新兴能源可调度能力较弱，因此被称为“垃圾电”。专家表示，在电站设计时对气候环境资源进行充分的评估，能在最大程度上弥补这种缺陷。只是，如此重要的环节，却在现实中被忽略了。
　　随着国内光伏应用市场不可阻挡地规模化启动，光伏电站气候资源事前评估的缺失，或正在成为光伏电站投资的主要风险之一。
　　目前，已有部分建成的电站项目正逐渐暴露出类似的风险。比如，风沙等极端天气大大增加了实际的电站运维成本；由于光照资源未达到预期而使发电效率大幅降低，等等。
　　因此，加强对影响光伏发电能力的核心资源要素——太阳能光资源及其相关气候环境的评估和预报，不仅有利于保障光伏发电项目的赢利能力，甚至将影响到光伏电站的生存。 

　　根据规划，中国气象局将推出光伏电站太阳能数值天气预报服务。该服务的推出，对于实现光伏电站发电能力的预报以及电网的安全，都具有重要的作用和意义。
　　类似的服务已经在风电上开始应用。目前，中国气象局已建立了风能资源预报业务，为风电并网和电力系统的安全运行提供有力的气象预报支持。
　　除此之外，中国气象局正在组织开展全国太阳能资源详查与评价的立项和启动准备工作，将通过详查与评价摸清我国太阳能资源的储量、分布特点及其变化规律，并在此基础上建立起太阳能资源分析评价体系。
　　实际上，无论是从具体的电站选址还是直接关系到电站盈利的最终并网，相应的气象服务的重要性不言而喻。作为一个新兴行业，目前光伏电站建设对于气候资源的认识以及利用存在着不少误区。比如：太阳能电站的气候可行性论证是否真的如一些企业想当然的认为是可有可无的环节？光伏发电企业自主测光是否合法？其相关气象环境资料应如何管理？光伏电池板的安装倾角就是当地纬度吗？带着上述问题，《太阳能发电》杂志记者专访了中国气象局公共气象服务中心（中国气象局风能太阳能资源评估中心 www.cwera.cma.gov.cn）副主任潘进军先生。
　　记者：我国的《气象法》以及《气候可行性论证管理办法》等，均规定了各级气象主管机构应当组织对大型太阳能、风能等气候资源开发利用项目进行气候可行性论证，您能否就这方面做一些介绍？
　　潘进军：《中华人民共和国气象法》中第三十四条规定，各级气象主管机构应当组织对城市规划、国家重点建设工程、重大区域性经济开发项目和大型太阳能、风能等气候资源开发利用项目进行气候可行性论证。具有大气环境影响评价资格的单位进行工程建设项目大气环境影响评价时，应当使用气象主管机构提供或者经其审查的气象资料。
　　为了规范气候可行性论证活动，合理开发利用气候资源，避免或者减轻规划和建设项目实施后可能受气象灾害和气候变化的影响，根据《中华人民共和国气象法》等有关法律、法规的规定，中国气象局制定并公布了《气候可行性论证管理办法》，自2009年1月1日起施行。《办法》第四条规定了包括大型太阳能、风能等气候资源开发利用建设项目在内的应当进行气候可行性论证的项目，其气候可行性论证的主要内容，包括规划或者建设项目气象资料来源及其代表性、可靠性说明、所在区域的气候背景分析、气候适宜性、风险性以及可能对局地气候产生影响的评估、极端天气气候事件出现概率等。
　 记者：就您了解的情况来看，目前国内对太阳能发电项目进行气候可行性论证处于一种什么情况？
　　潘进军：作为明确的法律条文，涉及到的相关方都应该认真遵守和执行。但由于目前我国对重大工程项目的气候可行性论证环节的管理及监管不到位，大量规划、建设的工程项目——也包括大型太阳能、风能等气候资源开发利用项目的规划和建设均未按照相应的规定开展气候可行性论证。
　　就太阳能发电项目而言，目前大多数电力企业在进行太阳能发电项目可行性研究时也未开展气候可行性论证，与相关法律中的要求相比，还有很大的距离。
　　记者：导致这种情况的原因有哪些？
　　潘进军：在我个人看来，原因主要有两个方面：首先是认识方面的问题，这是主导因素。一些企业出于省钱、省事和侥幸心理，不对长远风险进行充分的考虑和评估；二是政府强制性审批环节及执法缺位。由于受当时客观背景限制，《气象法》中有些条款可能过于原则，在一定程度上影响了可操作性与约束力。而《气候可行性论证管理办法》规定得又很具体，也难以得到有效执行。目前已有一些相对积极的信号出现，比如广东、内蒙古等地区已相继制定了操作性较强的气候可行性论证政府规章——《广东省气候可行性论证管理规定》、《内蒙古自治区巴彦淖尔市风能、太阳能发电建设管理办法》——对推动太阳能发电项目气候可行性论证工作起到了很好的示范作用。
　　记者：国家要求对于大型太阳能项目进行气候可行性论证的主要目的有哪些？如果不进行论证的话，可能会带来哪些问题？
　　潘进军：开展大型太阳能项目进行气候可行性论证的主要目的有：一是利用气象部门规范的、有质量保障的气象观测资料开展拟规划或者建设项目所在区域的气候背景分析，准确评估该区域的太阳能资源和潜在开发量，这是大型太阳能发电项目投资和收益估算的重要依据；二是分析建设项目所在区域的气候适宜性、风险性以及可能对局地气候产生的影响，是进行大型太阳能电站灾害性和投资风险分析的前提和必要环节；三是分析影响太阳能电站所在区域的各种极端天气气候事件出现的概率，提出预防或者减轻极端天气气候事件对太阳能电站影响的对策和建议，是有效规避灾害性风险、减少不必要损失的重要措施之一。总之，如果未按规定开展气候可行性论证，对企业而言，可能会增大太阳能电站的运行风险，增加各种防范风险的投入，增加运行成本或降低发电效率等。
　　记者：就中国气象局而言，下一步会不会出台一些相关措施对这方面进行进一步规范？
　　潘进军：目前，中国气象局及省（区、市）气象部门正在会同有关部门积极推进操作性更强的相关规范的制定和实施，但关键是如何强化强制性执行，这需要全社会的共同努力。
　 记者：中国气象局风能太阳能资源评估中心这样的专业资源评估机构，相比企业自己做资源评估而言，有哪些优势？
　　潘进军：中国气象局风能太阳能资源评估中心拥有一支技术力量很强的专业团队，目前在以下几方面具备技术能力和服务经验：全国或区域风能太阳能资源评估；风电场、太阳能电站有限区域资源分布情况精细化评估；风能资源专业数值天气预报和风电场风电功率预报；太阳能资源专业数值天气预报和光伏发电功率预报、气象风险评估和气候可行性论证等。
　　相比企业或个人而言，中国气象局风能太阳能资源评估中心开展资源评估的优势在于：其所用气象数据的可靠性、连续性能得到保障；可以将最新的技术用于风能太阳能资源评估和预测，比如我们将各种气象观测资料同化到中尺度气象模式中，用于提高风场、太阳辐射等专业气象预报的准确性；拥有常规的气象服务体系及专门的气象服务团队，可保障数值天气预报业务的稳定运行；可提供及时的气象灾害预警服务信息等。
　　记者：我们了解到，气象部门即将开展全国太阳能资源详查与评价，您能否介绍一下这方面的情况？
　　潘进军：开展全国太阳能资源详查与评价，是我国太阳能资源开发利用的重要基础性工作。通过详查与评价，摸清我国太阳能资源的储量、分布特点及其变化规律，并建立起太阳能资源分析评价体系，为国家和各级政府制定规划和相关政策提供科学依据，也可为太阳能电站的宏观选址和微观评估提供重要的技术支撑。太阳能资源专业观测网、空地结合的太阳能资源基础数据库以及多种方法结合的太阳能资源综合评价等建设内容，可以满足太阳能资源开发利用对精细化资源评价的迫切需求，也可为今后太阳能资源的开发利用提供支持。《太阳能资源详查与评价项目可行性研究报告》于2012年1月8日通过国家能源局委托第三方组织的专家评审，目前正在积极争取财政部批复立项而尽早正式启动，并将采取边建设边服务的原则，将阶段成果及时应用于太阳能资源开发利用工作中，服务于社会。
　 记者：光伏电站不可避免会受气候条件的影响和制约，您能否就这方面做一些介绍？
　　潘进军：作为气候资源的重要组成部分，太阳能资源除具有可再生、清洁无污染、使用方便等优点外，还不可避免地受到各种气象条件的影响，存在着因时而变、因地而异的时空变化特点，并由此给太阳能资源利用带来了不稳定的缺点。对于一个固定的太阳能光伏电站而言，气象因子随时间的变化是复杂的，其对太阳能资源的影响需要经过深入的研究才能近似确定。云和气溶胶是影响太阳能资源的两大主要气象因素。气溶胶对于太阳能资源的影响因地而异，一般来说，我国西部地区主要受沙尘气溶胶的影响，东部地区则以灰霾、雾和工业污染物为主。资料分析的初步结果表明，阴雨天气条件下的太阳能资源仅有晴天条件下的20%左右；而一般强度的沙尘天气条件下，太阳能资源会下降到晴天条件下的70%以下，强沙尘暴天气条件下，则会下降到20%以下。由此，天气现象的变化会使太阳能资源产生很大的波动，进而给太阳能光伏发电带来不稳定影响。除太阳能资源本身受气象条件的影响之外，太阳能光伏发电系统的效率也受气象条件的影响，其中最主要的因素是温度。光伏电池的标准测试条件是：辐照度1000W/m2，室内温度25℃。在这样的条件下，光伏电池才有可能达到最高转换效率。在25℃以上，每升高1℃，光伏电池的效率会下降0.4%左右。
　　我国西部地区地广人稀，太阳能资源丰富，适宜建设大规模的并网光伏电站，然而这些地区夏季白天的气温往往可以达到40℃以上，光伏电池表面的温度会更高，这就可能使光伏电池的效率衰减6%以上，进而使发电量也下降很多。因此，环境温度的变化也会给光伏电站带来不稳定影响。
　　此外，太阳能板的安装方式，如最佳倾角等都与气象有紧密关系。因此，太阳能光伏发电系统的设计必须考虑气象因素。
　　记者：中国气象局在太阳能资源预报方面下一步有哪些规划？
　　潘进军：基于种种不确定性，太阳能资源预报方面还有很多问题需要解决。下一步，我们将利用现有研究成果（基于卫星资料同化的太阳辐射数值预报方法，该方法可以明显改进云天和雨天的太阳辐射预报）建立光伏电站太阳能数值天气预报业务，加快研发中国气象局光伏电站发电功率预测预报系统，开展相应的太阳能资源预报服务工作。
　　记者：这项专门针对光伏发电的太阳能资源专业数值天气预报业务的意义主要表现在哪些方面？
　　潘进军：众所周知，天气现象是随着时间不断发生变化的，这种变化必然会给太阳能光伏发电带来较大的影响。当并网的太阳能光伏发电成为我国电力供应的一个重要组成部分时，天气变化带来的太阳能光伏发电能力的波动将给电网的稳定和安全运行带来严重影响。
　　在晴天条件下光伏电站可以满负荷运行时，如果电网端没有提前预知而做好充分准备，为了电网的安全就会对太阳能发电的上网进行限制，这既造成太阳能资源的浪费又会给光伏电站运营企业造成经济损失。而一旦天气转为多云、阴雨或发生沙尘暴，或在夏天出现极端高温的情况等，光伏电站的发电量就会随之锐减，如果电网端没有提前预知而做好充分准备，则又会出现供电不足的情形，影响人们正常的生产和生活。
　　由此可见，做好太阳能资源和相关气象条件的预报，进而实现光伏电站太阳能发电量的预报，对于光伏电站的运行和电网的安全都十分重要。