24小時前，風(fēng)還沒來時，風(fēng)機所能發(fā)的電量，已經(jīng)顯示出來。
通過收集氣象等關(guān)鍵數(shù)據(jù)及一套復(fù)雜的算法，國內(nèi)的新能源功率預(yù)測已經(jīng)可以實現(xiàn)更高的功率預(yù)測的精度。
風(fēng)電、光伏具有間歇性、隨時性的特性，為需要保持發(fā)電、用電實時平衡的調(diào)度系統(tǒng)帶來了難題，新能源功率預(yù)測，通過預(yù)測功率，可以帶來更大的調(diào)度空間，也有利電網(wǎng)安全。
國內(nèi)外的經(jīng)驗均表明，通過提高新能源功率預(yù)測的精度，可以有效提高新能源并網(wǎng)的比例。
國內(nèi)各地區(qū)對新能源功率預(yù)測的精度要求不一，但趨勢是越來越嚴(yán)。國內(nèi)普遍要求，風(fēng)電場預(yù)測次日發(fā)電功率，與實際功率的誤差應(yīng)小于20%。有些地區(qū)按月考核日均功率預(yù)測誤差，有些地區(qū)更嚴(yán)格一些，按日考核。
國網(wǎng)冀北電力有限公司是國內(nèi)較早開展新能源功率預(yù)測的電力公司之一，但到了冬季供暖季，也只能看著風(fēng)電白白被棄。新能源功率預(yù)測并不能完全解決新能源的消納問題，國內(nèi)新能源面臨的限電難題，還有著更深層次的原因。
國內(nèi)新能源預(yù)測精度為何不高
新能源功率預(yù)測并不稀奇。早在1997年，丹麥國家電網(wǎng)就開始了風(fēng)電功率實時預(yù)測。2012年之前，國內(nèi)風(fēng)電場、光伏電站安裝功率預(yù)測系統(tǒng)視自主意愿而定。2012年，《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》、《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》相繼實施，功率預(yù)測系統(tǒng)成為風(fēng)電場、光伏電站的并網(wǎng)前置條件。
東潤環(huán)能研發(fā)總監(jiān)婁勇剛介紹說，風(fēng)電場功率預(yù)測系統(tǒng)首先要根據(jù)風(fēng)電場的歷史功率、歷史風(fēng)速、地形地貌、數(shù)值天氣預(yù)報、風(fēng)電機組運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立風(fēng)電場輸出功率的預(yù)測模型，以風(fēng)速、功率和數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)輸入，結(jié)合風(fēng)電場的運行狀況，得到風(fēng)電場未來的輸出功率。
氣象預(yù)報精準(zhǔn)度，一定程度決定了新能源功率預(yù)測的精準(zhǔn)度。目前國內(nèi)新能源功率提供商多購買多來源的氣象數(shù)據(jù)，再通過計算模型，進行氣象的預(yù)測。比如，東潤環(huán)能氣象預(yù)報，就用中國氣象局、丹麥氣象公司、美國氣象公司等多個數(shù)據(jù)源，進行集合預(yù)報。
“降尺度的計算是關(guān)鍵。”國能日新副總經(jīng)理周永說，購買的氣象數(shù)據(jù)是高空數(shù)據(jù)，還需要通過計算模型，測算等風(fēng)機高度的氣象數(shù)據(jù)。
各預(yù)測系統(tǒng)提供商的計算方法不一。比如，IBM采用了獨家的“認(rèn)知計算”分析方式，提高了新能源功率預(yù)測的精度，應(yīng)用在張北地區(qū)風(fēng)場。
但在現(xiàn)實中，風(fēng)電場、光伏電站的運行數(shù)據(jù)，常常成為制約新能源功率預(yù)測的關(guān)鍵原因。婁勇剛說，國內(nèi)風(fēng)電從業(yè)人員普遍年輕，管理比較粗糙，風(fēng)電場經(jīng)常出故障，運行數(shù)據(jù)又不能實時共享，自然降低了功率預(yù)測的精度。
在東潤環(huán)能給業(yè)主單位的培訓(xùn)講義中有一條是“防止預(yù)測設(shè)備被偷”。講義中案例顯示，某風(fēng)電場數(shù)十臺風(fēng)機長期故障，運行數(shù)據(jù)也未與功率預(yù)測系統(tǒng)同步，預(yù)測精度可想而知。
國內(nèi)新能源功率預(yù)測經(jīng)歷了一個精度逐步提高的過程。2012年，國家能源局發(fā)布《風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報考核辦法(試行)》后，各地能監(jiān)局陸續(xù)制定了風(fēng)電功率預(yù)測考核管理的相關(guān)條款，通過經(jīng)濟手段考核預(yù)測不達標(biāo)的風(fēng)電場。
隨考核要求提升，功率預(yù)測精度也在提高。周永說，在早期，國能日新還提供過預(yù)測精度僅為60%的產(chǎn)品。但現(xiàn)在普遍要求風(fēng)電場預(yù)測次日功率與實際功率誤差小于20%，各地具體考核方式不一，有的按月考核日均預(yù)測誤差，有的按日考核。
但在國外，新能源功率預(yù)測的精度要遠(yuǎn)高于此，預(yù)測次日功率誤差普遍小于10%，一些地區(qū)預(yù)測誤差甚至在5%左右。多位業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，原因之一，在于國外風(fēng)電場管理水平遠(yuǎn)高于國內(nèi)，國外風(fēng)機故障率也較低。
為解決這一短板，東潤環(huán)能成立了專門的巡檢小組，為新能源發(fā)電項目提供新能源功率預(yù)測的培訓(xùn)，并主動巡檢，及時調(diào)整計算模型，提升精度。
國能日新也推出一款更高精度的預(yù)測功率產(chǎn)品，其做法類似東潤環(huán)能，改原先定期巡檢，變?yōu)閷Ｈ司S護，每天根據(jù)風(fēng)場、光伏電站運行狀況來調(diào)整模型。
中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評估中心研究員朱蓉曾考察過西班牙、丹麥的風(fēng)電功率預(yù)測的情況，這兩個國家的特點是電網(wǎng)與發(fā)電企業(yè)都安裝了新能源功率預(yù)測系統(tǒng)。
大唐新能源華東公司書記趙翔飛認(rèn)為，電網(wǎng)公司建立新能源功率預(yù)測系統(tǒng)，可以更全面地收集區(qū)域內(nèi)各風(fēng)電場的數(shù)據(jù)，有利于進一步提高預(yù)測的精度。
近些年來，國家電網(wǎng)公司也在各省級以上電網(wǎng)安裝新能源功率預(yù)測系統(tǒng)?！敦斀?jīng)》記者了解到，由中國電科院開發(fā)的新能源智能監(jiān)測與調(diào)度系統(tǒng)，就含有新能源功率預(yù)測功能，已經(jīng)在22個省級及以上電網(wǎng)應(yīng)用。
預(yù)測難解限電難題
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，提高新能源功率預(yù)測精度，對電網(wǎng)容納更多可再生能源意義重大。
2005年《可再生能源法》頒布，要求可再生能源“全額上網(wǎng)”，電網(wǎng)調(diào)度逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕茉床⒕W(wǎng)為主，傳統(tǒng)能源輔助調(diào)峰的模式。
現(xiàn)實操作中，燃煤發(fā)電機組分調(diào)度機組與生產(chǎn)機組，前者執(zhí)行調(diào)峰，最小出力可以降到額定功率的50%，后者一般不執(zhí)行調(diào)峰，不得已時，最小出力可以降到額定功率的70%。
國網(wǎng)冀北電力公司調(diào)度中心主任施貴榮介紹，新能源并網(wǎng)發(fā)電時，備用以燃煤發(fā)電機組為主。“新能源功率預(yù)測更精準(zhǔn)，我們就可以減少更多備用機組。”施貴榮說，這些減掉的機組釋放出來的容量，就可以接納更多的新能源。
冀北電力公司覆蓋5個地級市，是國內(nèi)可再生能源裝機比例最高的地區(qū)之一。截至目前，冀北電力公司負(fù)責(zé)調(diào)度的電力裝機為2155萬千瓦，其中新能源裝機930萬千瓦，風(fēng)電裝機為854萬千瓦，光伏裝機76萬千瓦。2015年6月30日，冀北電網(wǎng)風(fēng)電產(chǎn)生有史以來最大的單日波動幅度，為512.5萬千瓦，接近冀北電網(wǎng)總裝機容量的四分之一。
據(jù)了解，冀北電力對風(fēng)電場進行主動管理，提升發(fā)電側(cè)的功率預(yù)測精度，并結(jié)合調(diào)度側(cè)研發(fā)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，對不同預(yù)測曲線進行組合預(yù)測，2014年全年預(yù)測準(zhǔn)確率達到88%以上。此外，冀北電力還要求并網(wǎng)的風(fēng)電場、光伏電站安裝功率控制系統(tǒng)。
這樣，冀北電力公司可以精準(zhǔn)預(yù)測功率，提前安排調(diào)度計劃，當(dāng)風(fēng)電出力與預(yù)測結(jié)果偏差過大時，還可以通過分鐘級的功率控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)風(fēng)電出力，保障電網(wǎng)安全運行。
2015年10月8日，冀北電網(wǎng)風(fēng)電最大出力達到543萬千瓦，風(fēng)電瞬時出力占當(dāng)時全網(wǎng)發(fā)電電力和負(fù)荷比例的最大值分別達54.3%、33.3%。
施貴榮透露，冀北電力對風(fēng)電場、光伏電站進行考核，不達標(biāo)準(zhǔn)的，會扣除上網(wǎng)電量，這部分電量會用來獎勵功率預(yù)測超過考核標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)。
風(fēng)電運營商認(rèn)為，功率預(yù)測的另一好處，可以讓運營商提前知道功率情況，這樣可以把檢修計劃安排在無風(fēng)或少風(fēng)的時段，也提升了整體的發(fā)電量。
但僅依靠提高新能源功率預(yù)測精度，并不能解決棄風(fēng)、棄光的限電頑疾。施貴榮說，冀北一到供暖季，熱電聯(lián)產(chǎn)機組必須運行供熱，這些機組維持運行的最小出力，就足以滿足當(dāng)?shù)氐碾娏π枨?，新能源的調(diào)度空間非常有限，“新能源預(yù)測準(zhǔn)確率達到100%，也沒有辦法不棄風(fēng)”。
未來角色
國外新能源功率預(yù)測與國內(nèi)的顯著不同，在于其在電力市場中扮演著重要的角色。以德國為例，德國由電網(wǎng)公司進行功率預(yù)測，含新能源在內(nèi)的發(fā)電公司，統(tǒng)一在歐洲電力市場競價，預(yù)測不準(zhǔn)的電量，由電網(wǎng)公司在平衡市場購買，來保證電網(wǎng)的實時平衡。
新能源電力公司參考預(yù)測功率來決定其報價。新能源功率預(yù)測，成為了電力市場的基石之一。但在國內(nèi)，電力購銷均集中在電網(wǎng)公司，上網(wǎng)電價、銷售電價也由政府制定，不存在成熟的電力市場。新能源功率預(yù)測，扮演著幫助新能源友好并網(wǎng)的角色。
但這一情況正在改變。今年3月，中共中央國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》(俗稱“9號文”)。要求“加快構(gòu)建有效競爭的市場結(jié)構(gòu)和市場體系，形成主要由市場決定能源價格的機制”。
據(jù)新華社報道，發(fā)改委已經(jīng)報批的電改的六個配套文件，涉及輸配電價改革、電力市場建設(shè)、電力交易機構(gòu)組建和規(guī)范運行、有序放開發(fā)用電計劃、售電側(cè)改革以及加強和規(guī)范燃煤自備電廠監(jiān)督管理等，預(yù)計近日即可公布。
江蘇省電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心李強博士認(rèn)為，隨著電改的深入推進，新能源功率預(yù)測可以發(fā)揮更大的作用。
江蘇省正在制定2020年可再生能源發(fā)展路線圖，可再生能源并網(wǎng)比例將進一步提高。為了應(yīng)對未來發(fā)電端的變化，江蘇正在積極推進需求側(cè)管理，通過政策等手段來調(diào)節(jié)用電負(fù)荷，既涵蓋用電高峰時，削減用電負(fù)荷，也包括在用電低谷時，提升用電需求。
“2015年江蘇省最高用電負(fù)荷超過8000萬千瓦，夏季用電高峰期間，僅空調(diào)用電負(fù)荷就接近3000萬千瓦。”李強說，通過對需求側(cè)管理，可以有效削峰填谷，保證電網(wǎng)安全。
目前，國內(nèi)的峰谷電價對用戶削峰填谷激勵有限。以江蘇為例，普通工業(yè)用電高峰電價約為每度1.4元左右，低谷電價約為0.4元左右;普通居民用電峰谷價差更小，高峰電價約為每度0.56元左右，低谷電價約為每度0.36元，而國外電價價差動輒在5倍以上。德國新能源參與競價后，由于有政府補貼，在風(fēng)電大發(fā)的時候，常常報出負(fù)電價。
李強認(rèn)為，隨電改的推進，中國電力市場形成，新能源也會走上競價上網(wǎng)的道路。屆時更靈活的電價，會激勵需求端更好削峰填谷，與新能源功率波動曲線趨向一致，最終也會促成新能源更高比例的并網(wǎng)。“而這一切，都建立在高精準(zhǔn)度的新能源功率預(yù)測上。”
