《太陽能發電》雜志專題：缺失的氣候資源評估
　導語：電網的運行是根據電力消費終端的需求來調度上游發電廠發電的，這要求發電廠具有較高的可調度能力。由于太陽能資源的先天不穩定性，光伏發電等新興能源可調度能力較弱，因此被稱為“垃圾電”。專家表示，在電站設計時對氣候環境資源進行充分的評估，能在最大程度上彌補這種缺陷。只是，如此重要的環節，卻在現實中被忽略了。
　　隨著國內光伏應用市場不可阻擋地規模化啟動，光伏電站氣候資源事前評估的缺失，或正在成為光伏電站投資的主要風險之一。
　　目前，已有部分建成的電站項目正逐漸暴露出類似的風險。比如，風沙等極端天氣大大增加了實際的電站運維成本；由于光照資源未達到預期而使發電效率大幅降低，等等。
　　因此，加強對影響光伏發電能力的核心資源要素——太陽能光資源及其相關氣候環境的評估和預報，不僅有利于保障光伏發電項目的贏利能力，甚至將影響到光伏電站的生存。 

　　根據規劃，中國氣象局將推出光伏電站太陽能數值天氣預報服務。該服務的推出，對于實現光伏電站發電能力的預報以及電網的安全，都具有重要的作用和意義。
　　類似的服務已經在風電上開始應用。目前，中國氣象局已建立了風能資源預報業務，為風電并網和電力系統的安全運行提供有力的氣象預報支持。
　　除此之外，中國氣象局正在組織開展全國太陽能資源詳查與評價的立項和啟動準備工作，將通過詳查與評價摸清我國太陽能資源的儲量、分布特點及其變化規律，并在此基礎上建立起太陽能資源分析評價體系。
　　實際上，無論是從具體的電站選址還是直接關系到電站盈利的最終并網，相應的氣象服務的重要性不言而喻。作為一個新興行業，目前光伏電站建設對于氣候資源的認識以及利用存在著不少誤區。比如：太陽能電站的氣候可行性論證是否真的如一些企業想當然的認為是可有可無的環節？光伏發電企業自主測光是否合法？其相關氣象環境資料應如何管理？光伏電池板的安裝傾角就是當地緯度嗎？帶著上述問題，《太陽能發電》雜志記者專訪了中國氣象局公共氣象服務中心（中國氣象局風能太陽能資源評估中心 www.cwera.cma.gov.cn）副主任潘進軍先生。
　　記者：我國的《氣象法》以及《氣候可行性論證管理辦法》等，均規定了各級氣象主管機構應當組織對大型太陽能、風能等氣候資源開發利用項目進行氣候可行性論證，您能否就這方面做一些介紹？
　　潘進軍：《中華人民共和國氣象法》中第三十四條規定，各級氣象主管機構應當組織對城市規劃、國家重點建設工程、重大區域性經濟開發項目和大型太陽能、風能等氣候資源開發利用項目進行氣候可行性論證。具有大氣環境影響評價資格的單位進行工程建設項目大氣環境影響評價時，應當使用氣象主管機構提供或者經其審查的氣象資料。
　　為了規范氣候可行性論證活動，合理開發利用氣候資源，避免或者減輕規劃和建設項目實施后可能受氣象災害和氣候變化的影響，根據《中華人民共和國氣象法》等有關法律、法規的規定，中國氣象局制定并公布了《氣候可行性論證管理辦法》，自2009年1月1日起施行。《辦法》第四條規定了包括大型太陽能、風能等氣候資源開發利用建設項目在內的應當進行氣候可行性論證的項目，其氣候可行性論證的主要內容，包括規劃或者建設項目氣象資料來源及其代表性、可靠性說明、所在區域的氣候背景分析、氣候適宜性、風險性以及可能對局地氣候產生影響的評估、極端天氣氣候事件出現概率等。
　 記者：就您了解的情況來看，目前國內對太陽能發電項目進行氣候可行性論證處于一種什么情況？
　　潘進軍：作為明確的法律條文，涉及到的相關方都應該認真遵守和執行。但由于目前我國對重大工程項目的氣候可行性論證環節的管理及監管不到位，大量規劃、建設的工程項目——也包括大型太陽能、風能等氣候資源開發利用項目的規劃和建設均未按照相應的規定開展氣候可行性論證。
　　就太陽能發電項目而言，目前大多數電力企業在進行太陽能發電項目可行性研究時也未開展氣候可行性論證，與相關法律中的要求相比，還有很大的距離。
　　記者：導致這種情況的原因有哪些？
　　潘進軍：在我個人看來，原因主要有兩個方面：首先是認識方面的問題，這是主導因素。一些企業出于省錢、省事和僥幸心理，不對長遠風險進行充分的考慮和評估；二是政府強制性審批環節及執法缺位。由于受當時客觀背景限制，《氣象法》中有些條款可能過于原則，在一定程度上影響了可操作性與約束力。而《氣候可行性論證管理辦法》規定得又很具體，也難以得到有效執行。目前已有一些相對積極的信號出現，比如廣東、內蒙古等地區已相繼制定了操作性較強的氣候可行性論證政府規章——《廣東省氣候可行性論證管理規定》、《內蒙古自治區巴彥淖爾市風能、太陽能發電建設管理辦法》——對推動太陽能發電項目氣候可行性論證工作起到了很好的示范作用。
　　記者：國家要求對于大型太陽能項目進行氣候可行性論證的主要目的有哪些？如果不進行論證的話，可能會帶來哪些問題？
　　潘進軍：開展大型太陽能項目進行氣候可行性論證的主要目的有：一是利用氣象部門規范的、有質量保障的氣象觀測資料開展擬規劃或者建設項目所在區域的氣候背景分析，準確評估該區域的太陽能資源和潛在開發量，這是大型太陽能發電項目投資和收益估算的重要依據；二是分析建設項目所在區域的氣候適宜性、風險性以及可能對局地氣候產生的影響，是進行大型太陽能電站災害性和投資風險分析的前提和必要環節；三是分析影響太陽能電站所在區域的各種極端天氣氣候事件出現的概率，提出預防或者減輕極端天氣氣候事件對太陽能電站影響的對策和建議，是有效規避災害性風險、減少不必要損失的重要措施之一。總之，如果未按規定開展氣候可行性論證，對企業而言，可能會增大太陽能電站的運行風險，增加各種防范風險的投入，增加運行成本或降低發電效率等。
　　記者：就中國氣象局而言，下一步會不會出臺一些相關措施對這方面進行進一步規范？
　　潘進軍：目前，中國氣象局及省（區、市）氣象部門正在會同有關部門積極推進操作性更強的相關規范的制定和實施，但關鍵是如何強化強制性執行，這需要全社會的共同努力。
　 記者：中國氣象局風能太陽能資源評估中心這樣的專業資源評估機構，相比企業自己做資源評估而言，有哪些優勢？
　　潘進軍：中國氣象局風能太陽能資源評估中心擁有一支技術力量很強的專業團隊，目前在以下幾方面具備技術能力和服務經驗：全國或區域風能太陽能資源評估；風電場、太陽能電站有限區域資源分布情況精細化評估；風能資源專業數值天氣預報和風電場風電功率預報；太陽能資源專業數值天氣預報和光伏發電功率預報、氣象風險評估和氣候可行性論證等。
　　相比企業或個人而言，中國氣象局風能太陽能資源評估中心開展資源評估的優勢在于：其所用氣象數據的可靠性、連續性能得到保障；可以將最新的技術用于風能太陽能資源評估和預測，比如我們將各種氣象觀測資料同化到中尺度氣象模式中，用于提高風場、太陽輻射等專業氣象預報的準確性；擁有常規的氣象服務體系及專門的氣象服務團隊，可保障數值天氣預報業務的穩定運行；可提供及時的氣象災害預警服務信息等。
　　記者：我們了解到，氣象部門即將開展全國太陽能資源詳查與評價，您能否介紹一下這方面的情況？
　　潘進軍：開展全國太陽能資源詳查與評價，是我國太陽能資源開發利用的重要基礎性工作。通過詳查與評價，摸清我國太陽能資源的儲量、分布特點及其變化規律，并建立起太陽能資源分析評價體系，為國家和各級政府制定規劃和相關政策提供科學依據，也可為太陽能電站的宏觀選址和微觀評估提供重要的技術支撐。太陽能資源專業觀測網、空地結合的太陽能資源基礎數據庫以及多種方法結合的太陽能資源綜合評價等建設內容，可以滿足太陽能資源開發利用對精細化資源評價的迫切需求，也可為今后太陽能資源的開發利用提供支持。《太陽能資源詳查與評價項目可行性研究報告》于2012年1月8日通過國家能源局委托第三方組織的專家評審，目前正在積極爭取財政部批復立項而盡早正式啟動，并將采取邊建設邊服務的原則，將階段成果及時應用于太陽能資源開發利用工作中，服務于社會。
　 記者：光伏電站不可避免會受氣候條件的影響和制約，您能否就這方面做一些介紹？
　　潘進軍：作為氣候資源的重要組成部分，太陽能資源除具有可再生、清潔無污染、使用方便等優點外，還不可避免地受到各種氣象條件的影響，存在著因時而變、因地而異的時空變化特點，并由此給太陽能資源利用帶來了不穩定的缺點。對于一個固定的太陽能光伏電站而言，氣象因子隨時間的變化是復雜的，其對太陽能資源的影響需要經過深入的研究才能近似確定。云和氣溶膠是影響太陽能資源的兩大主要氣象因素。氣溶膠對于太陽能資源的影響因地而異，一般來說，我國西部地區主要受沙塵氣溶膠的影響，東部地區則以灰霾、霧和工業污染物為主。資料分析的初步結果表明，陰雨天氣條件下的太陽能資源僅有晴天條件下的20%左右；而一般強度的沙塵天氣條件下，太陽能資源會下降到晴天條件下的70%以下，強沙塵暴天氣條件下，則會下降到20%以下。由此，天氣現象的變化會使太陽能資源產生很大的波動，進而給太陽能光伏發電帶來不穩定影響。除太陽能資源本身受氣象條件的影響之外，太陽能光伏發電系統的效率也受氣象條件的影響，其中最主要的因素是溫度。光伏電池的標準測試條件是：輻照度1000W/m2，室內溫度25℃。在這樣的條件下，光伏電池才有可能達到最高轉換效率。在25℃以上，每升高1℃，光伏電池的效率會下降0.4%左右。
　　我國西部地區地廣人稀，太陽能資源豐富，適宜建設大規模的并網光伏電站，然而這些地區夏季白天的氣溫往往可以達到40℃以上，光伏電池表面的溫度會更高，這就可能使光伏電池的效率衰減6%以上，進而使發電量也下降很多。因此，環境溫度的變化也會給光伏電站帶來不穩定影響。
　　此外，太陽能板的安裝方式，如最佳傾角等都與氣象有緊密關系。因此，太陽能光伏發電系統的設計必須考慮氣象因素。
　　記者：中國氣象局在太陽能資源預報方面下一步有哪些規劃？
　　潘進軍：基于種種不確定性，太陽能資源預報方面還有很多問題需要解決。下一步，我們將利用現有研究成果（基于衛星資料同化的太陽輻射數值預報方法，該方法可以明顯改進云天和雨天的太陽輻射預報）建立光伏電站太陽能數值天氣預報業務，加快研發中國氣象局光伏電站發電功率預測預報系統，開展相應的太陽能資源預報服務工作。
　　記者：這項專門針對光伏發電的太陽能資源專業數值天氣預報業務的意義主要表現在哪些方面？
　　潘進軍：眾所周知，天氣現象是隨著時間不斷發生變化的，這種變化必然會給太陽能光伏發電帶來較大的影響。當并網的太陽能光伏發電成為我國電力供應的一個重要組成部分時，天氣變化帶來的太陽能光伏發電能力的波動將給電網的穩定和安全運行帶來嚴重影響。
　　在晴天條件下光伏電站可以滿負荷運行時，如果電網端沒有提前預知而做好充分準備，為了電網的安全就會對太陽能發電的上網進行限制，這既造成太陽能資源的浪費又會給光伏電站運營企業造成經濟損失。而一旦天氣轉為多云、陰雨或發生沙塵暴，或在夏天出現極端高溫的情況等，光伏電站的發電量就會隨之銳減，如果電網端沒有提前預知而做好充分準備，則又會出現供電不足的情形，影響人們正常的生產和生活。
　　由此可見，做好太陽能資源和相關氣象條件的預報，進而實現光伏電站太陽能發電量的預報，對于光伏電站的運行和電網的安全都十分重要。