預(yù)測(cè)發(fā)電量確切率達(dá)93%國(guó)外首套風(fēng)電中常年功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的四川答卷
近些年來(lái)，電力市場(chǎng)化交易已成為推動(dòng)新能源消納的重要突破口。去年5月1日，廣西即將舉辦了現(xiàn)貨雙邊市場(chǎng)長(zhǎng)周期結(jié)算試運(yùn)行工作，將新能源發(fā)電中常年與現(xiàn)貨市場(chǎng)高度關(guān)聯(lián)，對(duì)新能源的預(yù)測(cè)尺度和確切率提出更高的要求。非常對(duì)于風(fēng)電出力的中常年預(yù)測(cè)，月度發(fā)電量和0~45天逐小時(shí)發(fā)電量精細(xì)化預(yù)測(cè)，已成為風(fēng)電更好的參與電力市場(chǎng)的急迫須要。
基于此，國(guó)網(wǎng)山東節(jié)電力公司（簡(jiǎn)稱“甘肅電力”）正中級(jí)工程師韓自?shī)^意識(shí)到中常年功率預(yù)測(cè)對(duì)于優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方法、促進(jìn)新能源消納意義重大，率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)兩年多的督查和研究，提出了中常年0~45天風(fēng)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)思路，并聯(lián)合山西金風(fēng)科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱“金風(fēng)科技”）、華能蘭州風(fēng)電公司、甘肅省氣象局和有關(guān)科研高校開(kāi)發(fā)出國(guó)內(nèi)首套風(fēng)電中常年功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
中常年功率曲線與現(xiàn)貨市場(chǎng)銜接
“目前國(guó)外多用成熟的氣候模式進(jìn)行中常年預(yù)報(bào)，但因?yàn)闅夂蚰Ｊ介_(kāi)發(fā)時(shí)多注重于月、季的平均預(yù)報(bào)，對(duì)于電量交易從時(shí)間和空間的碼率上遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前可再生發(fā)農(nóng)電務(wù)的需求。針對(duì)風(fēng)電行業(yè)需求，我們希望通過(guò)多模式集成、統(tǒng)計(jì)降尺度、算法優(yōu)化等方式構(gòu)建高精度的中常年預(yù)報(bào)機(jī)制，滿足四川新能源調(diào)度交易的要求。”韓自?shī)^表示。
在技術(shù)研制過(guò)程中，金風(fēng)科技一方面聯(lián)合氣象局及相關(guān)科研高校進(jìn)行了氣候模式和中尺度模式耦合研究，產(chǎn)生了精細(xì)化的0~45天逐小時(shí)氣象預(yù)報(bào)，并通過(guò)0~45天逐小時(shí)發(fā)電量預(yù)測(cè)模型優(yōu)化風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，提升8~45天預(yù)報(bào)確切率；另一方面聯(lián)合國(guó)電蘭州風(fēng)電公司，開(kāi)發(fā)中常年預(yù)測(cè)系統(tǒng)中常年功率預(yù)測(cè)、中常年風(fēng)速預(yù)測(cè)、中常年發(fā)電量預(yù)測(cè)等功能模塊。
在各方的共同努力下，研究團(tuán)隊(duì)提出了“歷史數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)+大周期氣象數(shù)據(jù)+機(jī)組檢修數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型”的中常年預(yù)報(bào)方式，并通過(guò)模型不斷優(yōu)化和反復(fù)測(cè)試。2019年11月30日，國(guó)外首套風(fēng)電中常年功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)在河南崇信20萬(wàn)千瓦風(fēng)電場(chǎng)成功上線。
2020年，應(yīng)用了風(fēng)電中常年功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)平均月度預(yù)測(cè)發(fā)電量確切率達(dá)到了93%風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，0~45天狂風(fēng)出力過(guò)程確切率預(yù)測(cè)達(dá)到了70%以上。相比傳統(tǒng)氣候模式，月度預(yù)測(cè)發(fā)電量確切率提高8個(gè)百分點(diǎn)，0~45天狂風(fēng)出力過(guò)程確切率預(yù)測(cè)提高20個(gè)百分點(diǎn)。
擁有“世界風(fēng)口”之稱的河南省，近些年來(lái)利用中常年、現(xiàn)貨和輔助服務(wù)市場(chǎng)破解了“棄風(fēng)棄光”的亂象。尤其是風(fēng)電方面，隨著國(guó)外首套風(fēng)電中常年功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)在河南省的成功實(shí)踐，使風(fēng)電中常年功率曲線與現(xiàn)貨市場(chǎng)更好地銜接，為提升風(fēng)電消納又打開(kāi)了一扇房門(mén)。
填補(bǔ)風(fēng)電中常年預(yù)測(cè)方面的不足
首套風(fēng)電中常年功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的成功實(shí)踐為我國(guó)風(fēng)電中常年預(yù)測(cè)發(fā)展開(kāi)辟了新的路徑，填補(bǔ)了風(fēng)電在中常年預(yù)測(cè)方面的不足，并在以下三方面具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
首先，基于動(dòng)力學(xué)氣象數(shù)值模型，通過(guò)集成氣候模式CFS（注重未來(lái)6個(gè)月天氣趨勢(shì)預(yù)報(bào)）和中尺度模式WRF（注重水平尺度10~300千米、未來(lái)0~7天的中尺度天氣過(guò)程預(yù)報(bào)）的方式，進(jìn)行區(qū)域及站點(diǎn)級(jí)別的中常年預(yù)報(bào)。這些方法既可以保留常年預(yù)報(bào)的時(shí)間連續(xù)性和延伸性，又可以加入局地和中小尺度天氣的影響，重點(diǎn)提高16~45天氣象預(yù)報(bào)時(shí)間幀率，將其從6小時(shí)~24小時(shí)不等提高至1小時(shí)幀率。
其次，隨著時(shí)間推移，氣象預(yù)報(bào)確切率增長(zhǎng)顯著，非常是15天后，傳統(tǒng)方式很難確切預(yù)報(bào)狂風(fēng)的起落時(shí)間和風(fēng)速極值。基于統(tǒng)計(jì)學(xué)方式，中常年過(guò)程一般是大尺渡過(guò)程，空間分布廣、時(shí)間持續(xù)長(zhǎng)，常常是前序氣候過(guò)程的延續(xù)。借助統(tǒng)計(jì)學(xué)方式找尋前期關(guān)鍵氣候影響因子，再借助關(guān)鍵因子進(jìn)行數(shù)值預(yù)報(bào)的相像訂正，優(yōu)化預(yù)報(bào)結(jié)果，重點(diǎn)優(yōu)化16~45天狂風(fēng)過(guò)程確切率和1小時(shí)風(fēng)速絕對(duì)誤差。
最后，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法，通過(guò)對(duì)比氣候尺度CFS的歷史預(yù)報(bào)和WRF歷史回溯預(yù)報(bào)兩種預(yù)報(bào)的歷史同期資料，借助有監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)方式把觀測(cè)數(shù)據(jù)引入模式預(yù)報(bào)結(jié)果，構(gòu)建兩種模式和觀測(cè)數(shù)據(jù)的物理模型。將該模型應(yīng)用到CFS未來(lái)預(yù)報(bào)中，重點(diǎn)優(yōu)化月度預(yù)測(cè)發(fā)電量確切率和16~45天逐小時(shí)功率預(yù)測(cè)絕對(duì)誤差。
作為國(guó)外首創(chuàng)的中常年預(yù)測(cè)模式，在四川成功實(shí)踐的風(fēng)電中常年功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)既可以滿足電網(wǎng)對(duì)于波動(dòng)性和間歇性風(fēng)電的更優(yōu)調(diào)度，提高電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的消納水平，還可以支撐風(fēng)電場(chǎng)的電力交易輔助決策，使風(fēng)電出力與用電負(fù)荷更好地匹配。未來(lái)，在實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的過(guò)程中，風(fēng)電中常年功率預(yù)測(cè)作為大規(guī)模、高比列發(fā)展新能源的關(guān)鍵技術(shù)之一，將進(jìn)一步推動(dòng)風(fēng)電的高質(zhì)量發(fā)展，為全省提供愈發(fā)可靠的、更高比列的紅色電力。
【看見(jiàn)能源】短視頻約稿
中電傳媒“看見(jiàn)能源”短視頻欄目面向全體能源行業(yè)員工約稿啦！我們將選購(gòu)優(yōu)質(zhì)內(nèi)容發(fā)布于中國(guó)電力報(bào)陌陌、視頻號(hào)、抖音號(hào)、央視頻等平臺(tái)。約稿內(nèi)容如下：
◆重大新聞與突發(fā)新聞?lì)悾褐卮蠊こ探ㄔO(shè)；水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)、火災(zāi)等突發(fā)風(fēng)波下?lián)岆U(xiǎn)內(nèi)容；
◆能源服務(wù)類(lèi)：服務(wù)春耕麥?zhǔn)铡⒂暹^(guò)冬（冬）、營(yíng)商環(huán)境、運(yùn)維檢修和志愿服務(wù)等；
◆碳達(dá)峰、碳中和類(lèi)：風(fēng)電、光伏、水電站、核電站等項(xiàng)目建設(shè)及能源變革項(xiàng)目?jī)?nèi)容；
◆鄉(xiāng)村振興類(lèi)：服務(wù)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、助力鄉(xiāng)村振興；
◆人物與企業(yè)類(lèi)：黨建創(chuàng)新、企業(yè)安全文化創(chuàng)新、文藝活動(dòng)內(nèi)容方式創(chuàng)新以及節(jié)慶假日重點(diǎn)企劃等。
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