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能源安全是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題，事關(guān)國家安全。截至2024年年底，我國以風(fēng)電、太陽能發(fā)電為主的新能源發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到14.5億千瓦，首次超過火電裝機(jī)容量。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)這一背景下，氣候資源成為重要的生產(chǎn)要素，無論是前期的新能源場站規(guī)劃選址，還是投產(chǎn)后的發(fā)電資源預(yù)測、防災(zāi)減災(zāi)以及氣候生態(tài)效應(yīng)評(píng)估等，都離不開可靠精細(xì)的氣象預(yù)測服務(wù)。

01

氣候影響日益凸顯

根據(jù)世界氣象組織（WMO）發(fā)布的《2024年全球氣候狀況》報(bào)告，2024年成為有觀測記錄以來最熱的一年，全球平均近地表溫度較工業(yè)化前（1850～1900年）高出1.55（±0.13）攝氏度。

中國區(qū)域的氣候變暖趨勢同樣顯著。根據(jù)今年6月最新發(fā)布的《中國氣候變化藍(lán)皮書（2025）》，中國年平均氣溫首次突破1.0攝氏度升溫閾值，成為1901年以來最暖年份。1961～2024年間，中國氣溫平均每10年升高0.31攝氏度，極端氣候事件頻率和強(qiáng)度顯著增加。未來5年，全球氣溫預(yù)計(jì)繼續(xù)保持或接近創(chuàng)紀(jì)錄水平，氣候風(fēng)險(xiǎn)不斷加劇，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)與可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

氣候的持續(xù)變暖與極端天氣事件頻發(fā)，將引起電力需求激增與電力供應(yīng)緊張的雙重壓力。例如，2023年7月29日，北京市突發(fā)特大暴雨，平均降雨量達(dá)744.8毫米，造成1812個(gè)臺(tái)區(qū)9600余處電力設(shè)備受損，超6萬用戶停電；同年12月，山西省遭遇凍雨災(zāi)害，運(yùn)城地區(qū)共有4條高壓線路停運(yùn)；2024年超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“摩羯”登陸我國海南省，造成全省電網(wǎng)設(shè)備嚴(yán)重?fù)p毀，超160萬用戶停電，重建恢復(fù)耗時(shí)數(shù)周。從全球范圍來看，能源和電力系統(tǒng)同樣經(jīng)受著氣候變化背景下極端事件的沖擊。2024年10月，颶風(fēng)“米爾頓”過境美國佛羅里達(dá)州，嚴(yán)重摧毀當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)設(shè)施，導(dǎo)致140萬戶家庭停電一周；同年，非洲和南美洲的部分河流流量降至歷史低位，導(dǎo)致水電站發(fā)電能力顯著下降，巴西、南非等國被迫依賴化石燃料發(fā)電填補(bǔ)缺口。

氣候系統(tǒng)的擾動(dòng)，對(duì)能源系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)均造成威脅，且影響正在向系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)演變。

從發(fā)電環(huán)節(jié)來看，隨著以風(fēng)光為主的新能源裝機(jī)占比不斷提升，能源供給“看天吃飯”特征加劇。風(fēng)力發(fā)電依賴穩(wěn)定的風(fēng)速和風(fēng)向，但氣候模態(tài)的改變可能導(dǎo)致特定區(qū)域風(fēng)力資源不穩(wěn)定，對(duì)風(fēng)電機(jī)組造成物理損壞。一方面，全球風(fēng)速將發(fā)生改變。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）的預(yù)測，未來幾十年間，全球平均風(fēng)速可能下降10%，這將直接導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電量下降30%，對(duì)能源供應(yīng)產(chǎn)生巨大影響。另一方面，“風(fēng)電干旱”事件時(shí)有發(fā)生，即長時(shí)間無風(fēng)或風(fēng)速過低，凸顯了風(fēng)能資源的氣候脆弱性；此外，極端大風(fēng)和極端低溫也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)自動(dòng)停機(jī)以自我保護(hù)，從而降低發(fā)電量。光伏發(fā)電受日照時(shí)長、太陽輻射強(qiáng)度、氣溫等因素共同制約。高溫不僅會(huì)降低組件轉(zhuǎn)換效率，還會(huì)導(dǎo)致逆變器等設(shè)備過熱，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；沙塵暴、暴雨、暴雪等極端天氣則會(huì)遮蔽光伏板，減少發(fā)電量。在水電領(lǐng)域，氣候變化引起的降水時(shí)空分布異常與水文周期改變成為新的不確定性來源。一方面，季節(jié)性干旱可能導(dǎo)致來水不足，削弱流域發(fā)電能力；另一方面，暴雨洪水易引發(fā)泄洪沖擊、泥沙淤積或水庫溢流等風(fēng)險(xiǎn)，影響水電調(diào)度與運(yùn)行安全。在傳統(tǒng)能源領(lǐng)域，高溫使燃煤和核電站水冷效率下降，導(dǎo)致發(fā)電效率降低；干旱和水資源短缺會(huì)限制冷卻水供應(yīng)，迫使電廠降低出力甚至停機(jī)；此外，風(fēng)暴、洪水等極端破壞性天氣事件對(duì)電廠，特別是核電站構(gòu)成重大威脅，可能擾亂關(guān)鍵設(shè)備和流程的運(yùn)行，危及安全。

從輸配電環(huán)節(jié)來看，電網(wǎng)面臨物理沖擊與系統(tǒng)擾動(dòng)雙重風(fēng)險(xiǎn)。電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，特別是架空線路，對(duì)極端天氣高度敏感。高溫會(huì)降低輸電線路的載流能力，增加電阻，導(dǎo)致輸電效率下降，甚至引發(fā)電纜熔化或下垂。長期暴露于高溫會(huì)加速能源資產(chǎn)的磨損和老化，導(dǎo)致絕緣退化、設(shè)備過熱、故障率增加，并縮短變壓器、變電站等關(guān)鍵組件的壽命。熱膨脹和機(jī)械退化會(huì)降低金屬部件的抗拉強(qiáng)度，進(jìn)一步削弱基礎(chǔ)設(shè)施的韌性。此外，雷暴、冰凍、強(qiáng)風(fēng)、山火、洪水等極端事件跨季節(jié)、多區(qū)域并發(fā)，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行形成復(fù)合性沖擊，會(huì)直接損壞輸電線路和輸電塔，造成大面積停電或“孤島網(wǎng)”運(yùn)行。

從負(fù)荷側(cè)與用電行為來看，“高溫+城市”負(fù)荷疊加形成峰值壓力。氣候變化引起的溫度異常已成為推動(dòng)電力需求非線性增長的主要驅(qū)動(dòng)因素。高溫?zé)崂似陂g，空調(diào)負(fù)荷大幅攀升，形成日內(nèi)尖峰負(fù)荷，挑戰(zhàn)系統(tǒng)調(diào)峰能力；尤其在高溫高濕環(huán)境下，空調(diào)不僅需承擔(dān)降溫任務(wù)，還要通過除濕維持室內(nèi)舒適度，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時(shí)長和功率雙重攀升，形成“高溫+高濕”復(fù)合型用電負(fù)荷，這種復(fù)合型事件打破了單一高溫下的負(fù)荷增長規(guī)律，使得單位時(shí)間內(nèi)的電力需求呈現(xiàn)階梯式躍升，進(jìn)一步放大了日內(nèi)尖峰負(fù)荷的強(qiáng)度，對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰能力構(gòu)成更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而冬季寒潮期間采暖用電劇增，尤其在北方“煤改電”地區(qū)，冬季電網(wǎng)負(fù)荷甚至高于夏季，對(duì)電網(wǎng)造成了巨大壓力，增加過載和停電的風(fēng)險(xiǎn)。

極端天氣事件還加劇了用電負(fù)荷的區(qū)域性、季節(jié)性與突發(fā)性，改變了傳統(tǒng)負(fù)荷曲線的形態(tài)和規(guī)律，要求系統(tǒng)具備更高的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力。此外，氣候變化還可能引發(fā)用能結(jié)構(gòu)改變，干旱導(dǎo)致水電出力減少，促使用電地區(qū)轉(zhuǎn)向火電或購電，增加了電網(wǎng)跨區(qū)調(diào)配的壓力。

02

氣象部門：從“配角”到“系統(tǒng)協(xié)同者”

氣候變化對(duì)能源系統(tǒng)的影響已經(jīng)從局部物理破壞演化為耦合性風(fēng)險(xiǎn)鏈條，貫穿發(fā)、輸、配、用全過程。其帶來的不僅是能源系統(tǒng)效率下降和運(yùn)行成本上升，更重要的是削弱了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性、靈活性和韌性。

傳統(tǒng)的“源隨荷動(dòng)”正被“荷隨源動(dòng)”所取代，新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性高度依賴新能源出力預(yù)測的準(zhǔn)確性與氣象條件的可控性。在能源系統(tǒng)日益復(fù)雜化、耦合化的今天，識(shí)別并應(yīng)對(duì)氣候驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)性沖擊，是構(gòu)建安全、高效、綠色能源體系的核心命題。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，氣象部門與電力部門積極協(xié)作，培育發(fā)展“氣象+電力”新質(zhì)生產(chǎn)力，氣象部門正逐步從“服務(wù)配角”轉(zhuǎn)為“系統(tǒng)協(xié)同者”。

從全球范圍來看，“氣象+電力”的協(xié)同創(chuàng)新已從理念走向?qū)嵺`，通過國際合作框架和具體項(xiàng)目案例，共同提升能源系統(tǒng)的氣候韌性。目前，世界氣象組織正牽頭實(shí)施“全球氣候服務(wù)框架（GFCS）”，旨在全球范圍內(nèi)提供最佳氣候信息，以增強(qiáng)能源韌性并支持向凈零排放轉(zhuǎn)型。該組織還設(shè)立了可再生能源轉(zhuǎn)型研究組（SG-RENE），通過系統(tǒng)性差距分析、指南編制、能力建設(shè)活動(dòng)和技術(shù)支持，滿足能源部門對(duì)先進(jìn)水文氣象信息和服務(wù)的需求。此外，世界氣象組織還與國際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）、國際能源署（IEA）等組織緊密合作，旨在加強(qiáng)先進(jìn)氣象服務(wù)與能源部門的整合，促進(jìn)向可再生和低碳能源的平穩(wěn)高效轉(zhuǎn)型。

在我國，中國氣象局于2024年發(fā)布了《能源氣象服務(wù)行動(dòng)計(jì)劃（2024～2027年）》，聯(lián)合國家發(fā)展改革委、國家能源局等部門共同部署開展了風(fēng)電和光伏發(fā)電資源普查試點(diǎn)，加入重要輸電通道部際聯(lián)合防控工作機(jī)制。在業(yè)務(wù)組織方面，實(shí)施風(fēng)能太陽能發(fā)電精細(xì)化氣象服務(wù)示范計(jì)劃，“一場一策”研發(fā)風(fēng)力輻射預(yù)報(bào)產(chǎn)品和發(fā)電功率預(yù)測產(chǎn)品，實(shí)時(shí)檢驗(yàn)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，通過“賽馬”比拼，提升了場站級(jí)氣象服務(wù)能力。該計(jì)劃明確，到2027年，基本建成適應(yīng)需求、技術(shù)先進(jìn)、機(jī)制完善的能源氣象服務(wù)體系，能源氣象服務(wù)能力和效益顯著提升，為能源生產(chǎn)、供給、消費(fèi)和安全提供全鏈條高質(zhì)量氣象服務(wù)。覆蓋源網(wǎng)荷儲(chǔ)全鏈條全場景和短臨至月季全尺度無縫隙的一體化能源氣象服務(wù)業(yè)務(wù)基本建立，其具備小時(shí)、公里級(jí)的全國風(fēng)能太陽能監(jiān)測評(píng)估能力，24小時(shí)內(nèi)100米高度風(fēng)速預(yù)報(bào)均方根誤差小于2米/秒，總輻射預(yù)報(bào)均方根誤差小于120瓦/平方米，風(fēng)電功率預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)到86%，光電功率預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)到88%。風(fēng)能太陽能發(fā)電精細(xì)化氣象服務(wù)示范成果得到規(guī)模應(yīng)用，能源氣象服務(wù)活力和內(nèi)生動(dòng)力充分激發(fā)。

此外，氣象科技正借助前沿技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨界融合。國家氣候中心基于物理反演和深度學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建了一套中國高時(shí)空分辨率太陽能資源數(shù)據(jù)集，有效彌補(bǔ)歷史數(shù)據(jù)的空白，為太陽能資源精準(zhǔn)評(píng)估和功率預(yù)測提供了有力支撐。中國氣象局公共服務(wù)氣象中心基于AI技術(shù)將風(fēng)能太陽能模式產(chǎn)品和大氣化學(xué)產(chǎn)品融合，有效解決了沙塵天氣對(duì)輻射預(yù)報(bào)偏高的問題。同時(shí)，中國氣象局風(fēng)能太陽能氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)已面向全國省級(jí)氣象部門部署，推動(dòng)國、省兩級(jí)氣象部門均具備新能源氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)能力。

例如，江蘇省氣象局依托高分辨率數(shù)值模式、多源融合格點(diǎn)實(shí)況等技術(shù)，構(gòu)建了“15分鐘-小時(shí)-3天-旬-月-季”能源氣象預(yù)報(bào)預(yù)測產(chǎn)品體系，實(shí)現(xiàn)在時(shí)間、空間上的全覆蓋無縫隙，為電網(wǎng)平穩(wěn)度過負(fù)荷高峰期提供有力保障；湖北省氣象局采用物理模型及深度學(xué)習(xí)模型開展區(qū)域級(jí)云參數(shù)及太陽輻射超短期預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)結(jié)果能夠用于超短期光伏發(fā)電功率預(yù)報(bào)、分布式光伏發(fā)電功率預(yù)報(bào)；福建省氣象局基于CMA-WSP2.0預(yù)報(bào)產(chǎn)品和風(fēng)電場實(shí)測數(shù)據(jù)，建立深度學(xué)習(xí)的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（CNN-LSTM-Attention），整合三種核心神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，有效提升了模型對(duì)風(fēng)電場復(fù)雜風(fēng)速特征的建模能力。

03

“氣象+電力”融合模式再創(chuàng)新

展望未來，在全球氣候變化這一背景下，極端天氣事件正從偶發(fā)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)向常態(tài)化，因此，電力系統(tǒng)也將面臨系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。為了構(gòu)建一個(gè)更安全、更可靠、更可持續(xù)的能源未來，應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化“氣象+電力”的深度融合。

第一，建立氣象部門與能源行業(yè)之間更緊密的合作機(jī)制。需建立跨部門聯(lián)合工作專班，制定常態(tài)化溝通流程與應(yīng)急聯(lián)動(dòng)預(yù)案，針對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨、寒潮、持續(xù)性高溫等高影響氣象事件，構(gòu)建“監(jiān)測-預(yù)警-研判-響應(yīng)”的閉環(huán)協(xié)作鏈條。例如，在夏季用電高峰前，雙方可聯(lián)合開展高溫?zé)崂藢?duì)負(fù)荷峰值的影響推演，將精細(xì)化到區(qū)域的溫度、濕度預(yù)測數(shù)據(jù)應(yīng)用到電力仿真系統(tǒng)，為發(fā)電機(jī)組啟停、跨區(qū)輸電計(jì)劃調(diào)整等提供決策依據(jù)。

第二，大力支持前沿技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用。在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)方面，需重點(diǎn)提升中小尺度極端天氣系統(tǒng)的模擬能力，將預(yù)報(bào)時(shí)空分辨率從當(dāng)前的公里級(jí)、小時(shí)級(jí)向百米級(jí)、分鐘級(jí)突破，尤其強(qiáng)化對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)等突發(fā)性事件的預(yù)判精度。人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于負(fù)荷預(yù)測模型的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，通過挖掘歷史氣象數(shù)據(jù)與用電曲線的關(guān)聯(lián)性，提升極端天氣下負(fù)荷波動(dòng)的預(yù)測準(zhǔn)確率，捕捉高溫高濕環(huán)境下空調(diào)負(fù)荷的非線性增長特征，構(gòu)建電網(wǎng)與氣象環(huán)境的虛擬映射體，模擬極端天氣下線路覆冰、設(shè)備溫升等過程，為電網(wǎng)防御措施提供量化參考。

第三，制定支持“氣象+電力”融合發(fā)展的政策，鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，明確數(shù)據(jù)共享的責(zé)任與權(quán)利，并針對(duì)AI在能源領(lǐng)域的應(yīng)用，建立健全網(wǎng)絡(luò)安全和倫理規(guī)范。

第四，培養(yǎng)具備跨學(xué)科知識(shí)的復(fù)合型人才，既懂氣象又懂能源，能夠運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)解決實(shí)際問題。同時(shí)，通過培訓(xùn)和知識(shí)共享，提升電力行業(yè)從業(yè)人員的氣象風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和應(yīng)對(duì)能力。

第五，將氣候適應(yīng)性融入電力基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期。在規(guī)劃階段，需基于未來30年氣候情景預(yù)估數(shù)據(jù)，優(yōu)化輸電線路路徑選擇。例如，在臺(tái)風(fēng)高發(fā)區(qū)提高桿塔抗風(fēng)等級(jí)，在干旱頻發(fā)區(qū)域優(yōu)先布局抗旱型水電站。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)引入極端氣象參數(shù)冗余度，如變壓器容量需考慮50年一遇高溫下的過載能力，變電站選址避開歷史極值降水易澇區(qū)。在運(yùn)營階段，建立基于氣象閾值的動(dòng)態(tài)維護(hù)機(jī)制，當(dāng)預(yù)測到連續(xù)高溫時(shí)，提前對(duì)重載線路進(jìn)行紅外測溫與負(fù)荷轉(zhuǎn)移，避免設(shè)備因高溫高濕導(dǎo)致絕緣老化加速。同時(shí)，定期開展氣候風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，將極端天氣導(dǎo)致的供電中斷概率納入電網(wǎng)可靠性考核指標(biāo)，推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施從“被動(dòng)防御”向“主動(dòng)適應(yīng)”轉(zhuǎn)型。

“氣象+電力”的融合之路，將決定未來能源系統(tǒng)的安全性、靈活性與可持續(xù)性。唯有將氣象作為電力系統(tǒng)的核心輸入變量，才能在復(fù)雜多變的氣候環(huán)境中構(gòu)筑綠色能源發(fā)展的韌性底座。