煤电煤化工气象适宜度及其应用研究

2021-03-17刘海红陶笑笑

煤化工 2021年1期

李奇，樊荣，姜峰，刘海红，陶笑笑

（昌吉州气象局，新疆昌吉 831100）

新疆准东经济技术开发区位于昌吉回族自治州境内，开发区内准东煤田是国家确定的第十四个大型煤炭基地的重要组成部分。煤田西起昌吉州阜康市东界，东到昌吉州木垒县老君庙，北至昌吉州北部界卡拉麦里山南麓，南接古尔班通古特沙漠北缘，是新疆五大煤田之一，也是我国最大的整装煤田，预测储量3 900 亿t，占全国预测储量的7%[1]。准东经济技术开发区立足于准东煤炭资源，以实现资源的高效、清洁、高附加值转化为方向，大力发展煤电、煤电冶一体化、煤化工、煤制气、煤制油、新兴建材等六大支柱产业。准东区域主要呈温带大陆性气候，大陆性特征较强，因地处准噶尔盆地东部（为寒潮通道），冬季漫长而严寒，夏季短暂而炎热，大风沙尘、极端温度、局地暴雨等灾害天气发生频繁，对煤电煤化工企业生产影响很大，在新建项目厂址选择时，应充分考虑当地地形条件和气象条件[2]，在生产过程中还要考虑污染天气应急响应问题。因此，在准东区域内开展煤电煤化工气象适宜度应用的研究，不仅可以提升专业气象服务能力，同时对准东经济技术开发区产业规划布局也具有十分重要的指导意义。

我国目前针对农业生产开展的《农用天气适宜度预报》服务和针对公众生活出行开展的《天气预报气象指数》研究较多，而针对工业生产气象适宜度的研究和应用寥寥无几。准东经济技术开发区内主要为煤电煤化工企业，为了提高对煤电煤化工气象服务的针对性，本文尝试利用农用天气适宜度预报的方法，研究适用于准东区域的煤电煤化工气象适宜度指标，根据未来天气可能对煤电煤化工生产活动的影响程度进行评估，提出合理安排煤电煤化工生产活动的建议，旨在为煤电煤化工生产提供参考，也对今后进一步拓展气象服务领域起到一定的借鉴作用。

1 煤电煤化工气象适宜度指标的确定

1.1 气象敏感要素

气象资料来源于对准东经济技术开发区内煤电煤化工生产企业的调研和区域自动气象站监测数据。经过严格的逻辑和质量检查，数据资料真实可靠。研究中按气象要素对露天煤炭开采、火力发电、电解铝、煤化工生产的影响程度，确定气象敏感要素的排序[3]。结果显示：露天煤炭开采气象敏感要素依次为降水、极端温度、大风、雾等[4-5]；火力发电气象敏感要素依次为大风、大雨（大雪）、极端温度、雾、雾凇和电线积冰等[6-8]；电解铝气象敏感要素依次为夏季高温、冬季低温、降水、雾、雾凇等[9]；煤化工生产气象敏感要素依次为冬季低温、夏季高温、大风、雾、雾凇等。各行业主要气象敏感要素排序见表1。

1.2 煤电煤化工气象适宜度指标的确定

气象要素临界值是指某一天气现象影响具体生产环节的临界条件。通过查阅文献和专家座谈，根据某一天气现象对露天煤炭开采、火力发电、电解铝、煤化工等具体的生产环节的影响程度进行评估，确定各气象要素的临界值，并结合准东地区的气候特征、煤电煤化工生产实际，确定了准东主要煤电煤化工活动的气象适宜度诊断指标。准东露天煤炭开采、火力发电、电解铝、煤化工的气象适宜度指标见表2～表5。

表1 煤炭开采、煤电煤化工各行业主要气象敏感要素

表2 露天煤炭开采气象适宜度指标

表3 火力发电气象适宜度指标

表4 电解铝气象适宜度指标

表5 煤化工气象适宜度指标

单要素适宜度等级按照表2～表5 内容确定，多要素综合适宜度等级采用以下方法划分。

（1）适宜：某项煤电煤化工活动所有判别条件均为适宜，则该项煤电煤化工活动气象等级为适宜；

（2）不适宜：某项煤电煤化工活动任意判别条件为不适宜，则该项煤电煤化工活动气象等级为不适宜；

（3）较适宜：其余情况下，该项煤电煤化工活动气象等级为较适宜。

2 煤电煤化工气象适宜度的判别与应用

2.1 煤电煤化工气象适宜度的判别

目前，准东煤电煤化工生产天气预报主要包括《煤电煤化工生产气象等级预报》《煤电煤化工气象服务专题一周重点关注》和《天气预警提示》等。以上产品制作流程为：分别根据州气象台准东开发区三天天气预报、一周天气预报和天气预警信息，以露天煤炭开采、火力发电、电解铝、煤化工生产等行业气象敏感要素临界值确定的煤电煤化工气象指标和煤电煤化工气象定量评价技术为依据，利用适宜程度判别模型，确定煤电煤化工活动适宜气象等级，分析未来天气对煤电煤化工活动的影响，提出合理安排煤电煤化工生产活动的建议，具体制作流程图见图1。

图1 煤电煤化工天气预报制作流程图

根据表2～表5 中确定的判别指标，对各判别指标根据未来天气条件满足程度进行打分，满足时打分为2，不满足时打分为0，其余情况打分为1。按照公式（1）求各判别条件得分值的乘积，若A 为0，则该项煤电煤化工活动气象等级为不适宜，若A 不为0，则继续判断；按照公式（2）求各判别条件得分值的合计值，若B 的值为2n，则该项煤电煤化工活动气象等级为适宜，否则该项煤电煤化工活动气象等级为较适宜。

式中，A 为各判别条件得分值的乘积；Xi为第i 个判别条件得分值；n 为某煤电煤化工活动差别条件总数；B 为各判别条件得分值的合计值。

2.2 煤电煤化工气象适宜度的应用

准东气象台2018 年8 月6 日制作的煤电煤化工生产气象等级预报见表6。表6 的制作以2018 年8月6 日准东开发区未来3 天的气象参数为依据：8 月7 日，多云，22 ℃至 41 ℃，风力 3 级；8 日 8 月，多云，23 ℃至 38 ℃，风力 3 级；8 月 9 日，晴，23 ℃至 38 ℃，风力3 级。

表6 2018 年8 月6 日准东气象台制作的煤电煤化工生产气象等级预报

根据表6 的预报结果和适宜程度判别模型，确定未来三天天气对准东煤电煤化工活动适宜气象等级：未来三天受高温天气影响，露天煤炭开采、火力发电、煤化工和电解铝等煤电煤化工生产气象等级均为不适宜，并建议煤电煤化工生产应做好人员的防暑降温、设备降温、防火防静电等工作。

准东气象台 2017 年 11 月 6 日发布的 10 月 30日—11 月5 日煤电煤化工生产气象等级评价条件见表7 ，同时还预报了未来一周（2017 年 11 月 6 日—12 日）的天气预报：11 月 7 日夜间到 8 日，准东经济技术开发区小到中雨，西北风5 级左右，气温下降5 ℃左右；11 月 11 日小雨，气温下降 5 ℃左右；未来一周其他时间以晴间多云天气为主。

表7 准东气象台制作的2017 年10 月30 日—11 月5 日煤电煤化工生产气象等级评价

根据预报结果和适宜程度判别模型，可确定2017 年11 月6 日—12 日准东煤电煤化工活动的适宜气象等级：除11 月8 日、11 日降雨天气对露天煤炭开采适宜影响外，其他时间均有利于准东煤电煤化工活动的开展；并建议防范11 月8 日、11 日降雨天气对露天采煤业的不利影响，在开采过程中要加强地下水位监控和岩体结构面调查，做好合理的防范措施，防止滑坡地质灾害的发生。