前不久，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心向國家電網(wǎng)有限公司各單位發(fā)布2021年第一期臺風(fēng)災(zāi)害長期預(yù)警報告，預(yù)測今年主汛期臺風(fēng)活動強(qiáng)度和電網(wǎng)臺風(fēng)災(zāi)害總體情況。國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心正式進(jìn)入2021年臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警實戰(zhàn)狀態(tài)。
電網(wǎng)是現(xiàn)代社會重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，點多面廣，易受災(zāi)害性天氣影響。近年來，隨著全球氣候變暖，影響大的臺風(fēng)事件頻發(fā)，對電網(wǎng)運行及設(shè)備安全造成了極大威脅。為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，國家電網(wǎng)有限公司于2017年啟動臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警工作，監(jiān)測臺風(fēng)路徑及影響范圍，提前指導(dǎo)相關(guān)單位制訂防臺風(fēng)措施、應(yīng)急方案，全面提高電網(wǎng)抵御臺風(fēng)這一極端災(zāi)害天氣的能力。
臺風(fēng)活躍，嚴(yán)重影響電網(wǎng)設(shè)備安全運行
臺風(fēng)是東南沿海地區(qū)電網(wǎng)面對的主要自然災(zāi)害之一。近年來，影響我國的臺風(fēng)頻次總體有所下降。但由于臺風(fēng)登陸位置向東、向北偏移，國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)內(nèi)，登陸的臺風(fēng)數(shù)量由每年平均3個上升至4個，且仍有上升趨勢。
臺風(fēng)在我國東部主要影響的區(qū)域包括福建、浙江、上海、江西、安徽、江蘇、山東、遼寧七省一市，其中對福建、浙江影響最為顯著。1949～2020年，共有118個臺風(fēng)登陸福建，共有46個臺風(fēng)登陸浙江。隨著臺風(fēng)活動的北移，臺風(fēng)對黑龍江、吉林兩省的電網(wǎng)設(shè)備也將造成一定影響。
臺風(fēng)會給電網(wǎng)造成哪些損失？對于輸電線路，臺風(fēng)導(dǎo)致的故障主要有導(dǎo)線風(fēng)偏、跳線風(fēng)偏、異物外破、桿塔受損、地線掉線等。對于變電設(shè)備，強(qiáng)風(fēng)會導(dǎo)致變電站內(nèi)母線倒塌、避雷器倒塌、異物外破等，強(qiáng)降雨還會引發(fā)變電站內(nèi)洪澇、套管閃絡(luò)等問題。配電設(shè)備在臺風(fēng)期間發(fā)生故障的原因較多，常見的有樹竹倒伏引起的放電、老舊電桿倒桿、導(dǎo)線斷線等。
臺風(fēng)災(zāi)害具有時間集中、影響面積大、破壞性強(qiáng)等特點，屬于典型的小概率、高影響事件。以2019年第9號臺風(fēng)“利奇馬”為例，該輪臺風(fēng)于8月10日1時45分前后在浙江省溫嶺市登陸，登陸時強(qiáng)度為超強(qiáng)臺風(fēng)級，中心附近最大風(fēng)力16級。截至2019年8月12日7時，“利奇馬”共造成浙江、上海、江蘇、福建、山東、安徽、遼寧電網(wǎng)72座35千伏以上變電站、4330條10千伏及以上線路、9.97萬個臺區(qū)停電，676.95萬用戶用電受到影響；其中對浙江影響最大，共造成1808條輸電線路停運，272.36萬用戶用電受到影響。
多元立體監(jiān)測，電網(wǎng)防范臺風(fēng)更主動更精準(zhǔn)
應(yīng)對臺風(fēng)災(zāi)害，電網(wǎng)企業(yè)傳統(tǒng)的應(yīng)對方式是結(jié)合氣象部門發(fā)布的臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警信息，開展防臺風(fēng)、抗臺風(fēng)的物資和人員準(zhǔn)備。氣象部門的預(yù)警信息主要服務(wù)社會公眾，集中關(guān)注城市等人口密集區(qū)域。電網(wǎng)設(shè)備多位于高山、微地形區(qū)域，常規(guī)的臺風(fēng)氣象監(jiān)測預(yù)報在時效和精度上無法滿足電力生產(chǎn)運維的實際需要。為提升電網(wǎng)抵御臺風(fēng)災(zāi)害的能力，有必要開展針對電網(wǎng)的臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警。
為此，公司于2017年8月成立了國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心。自成立以來，該中心已在31輪臺風(fēng)過程中發(fā)布臺風(fēng)中期預(yù)警報告356份、短期預(yù)警報告63份，提升了電網(wǎng)防臺風(fēng)抗臺風(fēng)工作的針對性和效率，保障電網(wǎng)設(shè)備安全。
針對目前常規(guī)的臺風(fēng)氣象監(jiān)測預(yù)報精度低、缺乏針對性、預(yù)報周期長等問題，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心分別從臺風(fēng)全方位監(jiān)測、臺風(fēng)氣象精細(xì)化預(yù)報、臺風(fēng)災(zāi)害精準(zhǔn)評估3個方面構(gòu)建臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警體系。其中，臺風(fēng)全方位監(jiān)測構(gòu)成感知網(wǎng)絡(luò)，為臺風(fēng)氣象預(yù)報提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；臺風(fēng)氣象精細(xì)化預(yù)報可得到高分辨率的預(yù)報信息，是臺風(fēng)災(zāi)害精準(zhǔn)評估的重要分析因素。
在臺風(fēng)全方位監(jiān)測方面，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心建立了由氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收站、地面氣象雷達(dá)站、微氣象監(jiān)測裝置、臺風(fēng)移動觀測車和臺風(fēng)觀測塔組成的全方位立體臺風(fēng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
氣象衛(wèi)星接收站部署在臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心主站，用于接收和處理大尺度衛(wèi)星云圖，從宏觀上監(jiān)測臺風(fēng)移動的方向、速度，預(yù)測臺風(fēng)路徑和登陸地點；地面氣象雷達(dá)和臺風(fēng)移動觀測車主要部署在沿海臺風(fēng)活躍區(qū)域，監(jiān)測即將登陸臺風(fēng)的中尺度云層分布、移動和演變規(guī)律，實時掌握臺風(fēng)在運動中的發(fā)展和變化情況；微氣象監(jiān)測裝置和臺風(fēng)觀測塔分別部署在易受臺風(fēng)影響的桿塔及沿海臺風(fēng)登陸頻繁的區(qū)域，用于監(jiān)測微地形區(qū)域和臺風(fēng)密集登陸區(qū)域的微尺度風(fēng)場，對輸電桿塔、重要設(shè)備的具體部位受力是否超過設(shè)計值進(jìn)行預(yù)警。
在臺風(fēng)氣象預(yù)報方面，氣象部門往往采用中尺度預(yù)報模式，最小輸出3千米分辨率網(wǎng)格尺度的氣象預(yù)報數(shù)據(jù)。對于電網(wǎng)設(shè)備受災(zāi)情況，此類分辨率下的預(yù)報精度仍有欠缺。國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心基于臺風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，開展臺風(fēng)氣象降尺度預(yù)報。這就好比透過放大鏡來觀察氣象云圖，將大尺度、低分辨率的臺風(fēng)氣象預(yù)報模式輸出的信息轉(zhuǎn)化為小尺度、高分辨率區(qū)域地面氣候變化信息。該中心融合衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收站、天氣雷達(dá)、觀測塔、輸電線路微氣象監(jiān)測裝置等多源觀測資料，計算獲得1千米網(wǎng)格下的臺風(fēng)氣象預(yù)報數(shù)據(jù)，實現(xiàn)七省一市區(qū)域1千米分辨率臺風(fēng)氣象精確預(yù)報。
電網(wǎng)設(shè)備受臺風(fēng)災(zāi)害影響情況還取決于設(shè)備的防災(zāi)水平及致災(zāi)機(jī)理。為此，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心研發(fā)了臺風(fēng)災(zāi)害預(yù)警模塊，分析電網(wǎng)設(shè)備抗風(fēng)、抗雨等抗災(zāi)特性，建立電網(wǎng)設(shè)備臨界氣象環(huán)境要素數(shù)據(jù)庫，再通過對比氣象監(jiān)測預(yù)報數(shù)據(jù)和電網(wǎng)設(shè)備臨界氣象環(huán)境要素數(shù)據(jù)，在臺風(fēng)登陸前實現(xiàn)倒塔、風(fēng)偏閃絡(luò)、洪澇等災(zāi)害風(fēng)險等級評估。
該中心還要根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備風(fēng)洞動力響應(yīng)特性試驗及仿真分析，準(zhǔn)確掌握電網(wǎng)設(shè)備臺風(fēng)災(zāi)害下的動力響應(yīng)特性，為臺風(fēng)風(fēng)險評估提供數(shù)據(jù)支撐，同時定期開展臺風(fēng)災(zāi)害下電網(wǎng)故障歷史信息的大數(shù)據(jù)挖掘，掌握臺風(fēng)致災(zāi)規(guī)律，持續(xù)提升臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警精度。
在超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”胚胎生成之初，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心就密切關(guān)注臺風(fēng)活動情況，預(yù)測臺風(fēng)“利奇馬”將從浙江沿海一帶登陸。在臺風(fēng)登陸前后，該中心基于地面氣象雷達(dá)和臺風(fēng)移動觀測車，獲得了臺風(fēng)登陸期間蒼南站地面到空中5千米高度內(nèi)的高時空分辨率風(fēng)速隨高度變化信息，掌握臺風(fēng)運動演變規(guī)律，同時結(jié)合線路桿塔微氣象監(jiān)測裝置獲取局地微地形下的實時臺風(fēng)氣象信息。
該中心預(yù)測，臺風(fēng)登陸時溫州樂清至臺州臨海一帶167基桿塔、43座變電站所在之處的最大風(fēng)速將超過每秒30米，52座變電站的所處位置的日累計降水量將超過200毫米，臺風(fēng)登陸后實測結(jié)果與預(yù)報基本一致。結(jié)合電網(wǎng)設(shè)備受災(zāi)機(jī)理及電網(wǎng)設(shè)備臺風(fēng)風(fēng)險評估結(jié)果，該中心及時發(fā)布臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警報告，共計對200余回關(guān)鍵線路發(fā)布跳閘或者停運風(fēng)險預(yù)警，指導(dǎo)運維單位做好加固工作，合理調(diào)整電網(wǎng)運行方式，優(yōu)化應(yīng)急資源配置。
國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心發(fā)布的桿塔級、變電站級臺風(fēng)災(zāi)害預(yù)警，使電網(wǎng)防臺風(fēng)抗臺風(fēng)工作由被動變主動、由事后變事前，減少了電網(wǎng)設(shè)備臺風(fēng)災(zāi)害損失。
長期監(jiān)測預(yù)警，支撐全年防抗臺風(fēng)早布局
為了進(jìn)一步提高臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警的針對性，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心基于臺風(fēng)災(zāi)害對輸電、變電和配電設(shè)備的危害機(jī)理，建立了覆蓋輸變配電專業(yè)的臺風(fēng)災(zāi)害預(yù)警機(jī)制，并結(jié)合臺風(fēng)活動規(guī)律及影響過程，形成了長期、中期及短期的預(yù)警報告發(fā)布模式。
4月6日，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心開展2021年首次電網(wǎng)長期臺風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險預(yù)測工作。該中心根據(jù)前期大氣海洋環(huán)流狀況、海水溫度變化趨勢等數(shù)據(jù)，結(jié)合臺風(fēng)氣候預(yù)測模型對今年臺風(fēng)季的臺風(fēng)數(shù)量、強(qiáng)度、主要登陸區(qū)域進(jìn)行了預(yù)測。
預(yù)測結(jié)果表明：2021年臺風(fēng)對華東區(qū)域電網(wǎng)的影響較強(qiáng)，對東北電網(wǎng)的影響偏弱。在臺風(fēng)數(shù)量上，影響浙江省、上海市和安徽省的臺風(fēng)數(shù)量偏多；在臺風(fēng)強(qiáng)度方面，影響浙江省、江西省和上海市的臺風(fēng)強(qiáng)度偏強(qiáng)。本次電網(wǎng)臺風(fēng)災(zāi)害長期預(yù)警工作為公司相關(guān)單位在防臺風(fēng)抗臺風(fēng)物資準(zhǔn)備、隱患排查整治方面提供了依據(jù)，促使相關(guān)單位盡早謀劃、盡快預(yù)演、全面防范。
在臺風(fēng)過境期間，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心還將發(fā)布中期和短期預(yù)警，其中中期預(yù)警一天發(fā)布2次，短期預(yù)警一天最多發(fā)布4次，預(yù)測分析臺風(fēng)路徑及影響范圍，同時結(jié)合氣象預(yù)報結(jié)果預(yù)警電網(wǎng)設(shè)備風(fēng)害、暴雨次生災(zāi)害風(fēng)險，指導(dǎo)應(yīng)急物資、人員配置及電網(wǎng)運行方式調(diào)整。
結(jié)合近年來臺風(fēng)活動規(guī)律，國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心的預(yù)警范圍將擴(kuò)展至整個東北地區(qū)。同時，該中心將在臺風(fēng)風(fēng)險評估、電網(wǎng)設(shè)備洪澇風(fēng)險的精確預(yù)警等方面開展科技攻關(guān)，進(jìn)一步提升臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警精度，提高電網(wǎng)災(zāi)害抵御能力，助力電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
（作者單位：國網(wǎng)臺風(fēng)監(jiān)測預(yù)警中心）
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