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伴随新能源在电力系统中的占比持续提升，能源与气候问题深度耦合成为全球科学研究和工程实践的前沿热点。当前，对新能源发电能力的预测更多集中于数日之内，月度、年度预测有所不足，成为困扰电力市场完善、电力系统规划的重要问题。
全球能源互联网发展合作组织（以下简称“合作组织”）和国家气候中心日前联合举行的《全球新能源发电年景预测2025》（以下简称《年景预测》）成果发布会指出，年度发电能力预测为研判新能源发电能力年际变化，开展年度能源平衡分析提供依据，为中远期能源战略决策、能源系统规划、风险管理控制提供新视角。
补全长期预测空白
2024年，全球“风光”发电装机容量达到约30亿千瓦，约占全球总装机容量30%，但受多种气候因素影响，全球“风光”发电能力实际有所下降。其中，德国风电装机同比增长4%，发电量却下降2%。因季风季节降雨量偏多，印度大部分地区太阳能辐射量下降3%—10%。
合作组织驻会副主席刘泽洪表示，气候对电力系统源、网、荷等各环节影响显著。随着新能源占比不断提高，电力系统平衡难度与日俱增，迫切需要在电力系统规划运行中充分考虑气候因素，加强电力气象预测预报，提高电力系统气候弹性和安全韧性，更好适应气候变化带来的影响。“目前，全球新能源发电预测主要集中在短期和超短期，但对于更长时间尺度，尤其是以月度、年度为周期的预测还处于空白。”
要把握新能源发电长期趋势，需破解多方面难题。首先，要将全球划分为多个区块，精准预测每个位置未来一年的风、光、温度和气象等要素演变，同时要准确定位全球每一座风电、光伏场站的位置和规模。此外，还要研究建立从大气脉动到电力输出的精准转换模型。
中国气象局副局长熊绍员指出，新型电力系统对气候资源评估预报和极端气象灾害预警的需求日益迫切，中国气象局正加快构建能源气象服务业务体系、拓展能源气象服务领域以及深化行业协同创新，不断提升能源气象服务能力。
当前，合作组织与国家气候中心联合发起技术攻关，从能源和气象视角出发，开展新能源发电能力中长期预测研究。相关研究团队通过建立气象要素预报、风光场站识别、发电出力预测框架，提出覆盖全球范围、空间分辨率28公里、时间分辨率为月度的新能源发电能力年度预测。
发电能力预计提升
《年景预测》称，今年全球新能源发电将呈现两大趋势。首先，总体发电能力同比将略有提高，相关大气响应与以往存在差异，将影响全球风电光伏的发电能力。预测结果显示，今年全球风电发电能力将与去年基本持平，平均可利用2300小时；光伏发电能力将有所提升，平均可利用1350小时。
今年新能源发电的区域性差异将更加显著。全球变暖背景下，大气系统变化更具复杂性和不稳定性，受多种气候因素影响，不同国家和地区的新能源发电能力变化差异显著。预计南部非洲地区降水将异常偏多，“风光”发电能力等都将有所下降；南北部分地区在海陆温差变化，亚热带季风系统阶段性增强等气候因素的加持下，风电发电能力将显著提升。
合作组织经济技术研究院副院长杨方表示，预计今年我国风电平均可发电小时数将较去年下降约2%，考虑新能源发展，发电能力将增长20%左右。今年全国风电平均发电时长预计约2100小时，并呈现“冬春高、夏秋低”的特点，6、7、9月可能出现明显下降。“宁夏、山东等省区的风电发电小时数有望同比增加2%—8%，河南、新疆、河北等省区预计下降5%—9%。”
杨方表示，我国光伏平均可发电小时数预计较去年增加2.5%左右，发电能力将增长约40%。今年全国光伏平均可发电1300小时左右，下半年可能会高于去年同期水平。“主要原因在于去年秋季北方多地、东部和南部沿海地区降水明显增多，导致该时段光伏发电小时数低于往年水平。而光伏装机较多地区中，今年浙江、河北的光伏可发电小时数将有望分别增加约8%、6%，而贵州、山东可能分别下降2%和1%。”
预测价值显现
“在新能源年景预测领域首次详细纳入气候预测信息，对能源行业提供稳定可靠的气候服务意义重大。”国家气候中心副主任肖潺指出，气候预测更好地服务新能源发展，还需结合传统数值预报模式与人工智能预测技术，提升气象要素预测的准确率与时效性，未来持续推出月、季、年等不同时间尺度的预测产品，匹配电力市场年度交易、月内调度等需求。
“新能源参与电力系统运行和市场运营，长周期层面的不确定性、难以预测性，是需要解决的关键问题。”北京电力交易中心新能源部主任刘硕指出，“当前新能源发电预测主要以7天—3天为尺度，在市场设计方面，月度和年度数据的不完善，市场边界不够清晰，新能源发电年景预测为明确边界提供了更加准确的信息。全年发电能力预测也有助于提升新能源企业、市场主体参与市场的能力，完善长周期层面决策。考虑到当前电力市场运营周期，年度交易一般在年底附近组织开展，建议年度预测结果在每年10月左右发布，更好指导下一年的新能源发电计划制定。”
“月度、季度再到年度，预测时间尺度越长，电网防灾减灾的准备时间就越充足。”清华大学教授、清华四川能源互联网研究院常务副院长鲁宗相指出，当前气象成为电力系统灾变的重要影响因素，若能在年度计划层面做好规划，提前备足资源，电网的防灾减灾能力将显著提升。同时，预测能力从短期扩展到长期，新能源电源的可控能力将显著提升，可以更好匹配电力系统需求。他指出：“气象和电力的学科交叉是当下热点，但两个领域的知识体系、话语体系、技术体系间的相互沟通仍缺乏，进一步交叉融合仍需构建一个全新、全方位的机制，需要学科交叉、数据融合、技术方法创新同步推进，才能形成有效的跨行业的合作模式。”