江蘇電網(wǎng)釋放更大新能源消納空間 實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電預(yù)測精準(zhǔn)度達(dá)84.2%

摘要：國網(wǎng)江蘇電力將致力探索大電網(wǎng)安全管理新模式，建設(shè)傳統(tǒng)發(fā)電、清潔能源發(fā)電、儲能設(shè)備以及社會中海量可中斷負(fù)荷構(gòu)成的大規(guī)模源網(wǎng)荷儲友好互動系統(tǒng)，協(xié)調(diào)解決清潔能源快速發(fā)展帶來的發(fā)供用協(xié)同難題和大電網(wǎng)安全風(fēng)險，持續(xù)推動企業(yè)和電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展。

江蘇電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電預(yù)測大尺度、高精度、全覆蓋，七日新能源發(fā)電功率預(yù)測第七日平均預(yù)測精準(zhǔn)度達(dá)84.2%

7月29日，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司新能源大時空尺度發(fā)電預(yù)測平臺正式建成投運(yùn)，江蘇電網(wǎng)成為首個實(shí)現(xiàn)大尺度、高精度、全覆蓋新能源發(fā)電預(yù)測的省級電網(wǎng)。這是繼江蘇電網(wǎng)新能源發(fā)電數(shù)據(jù)中心后，國網(wǎng)江蘇電力將移動互聯(lián)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于新能源消納的又一項(xiàng)成果。

新能源功率預(yù)測可有效釋放消納空間

我國電源結(jié)構(gòu)以火電為主，部分地區(qū)的火電占比超過70%，靈活調(diào)節(jié)電源比例嚴(yán)重不足。為了保證新能源的有效消納，一般采取盡量壓低火電出力的方式來提高新能源消納空間，在負(fù)荷低谷時段，由于火電已達(dá)到最小技術(shù)出力，因此必須采取人為限制新能源出力的方式來保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

江蘇地區(qū)新能源經(jīng)過十余年快速發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模龐大、地域廣泛的替代能源階段。得益于江蘇電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架，江蘇新能源發(fā)電長期處于不限電、自由發(fā)電模式，但隨著裝機(jī)規(guī)模的迅速增長，局部地區(qū)的新能源發(fā)電消納壓力不斷加大。

新能源功率預(yù)測，是根據(jù)新能源場站的歷史功率、歷史氣象、地形地貌、數(shù)值天氣預(yù)報、發(fā)電單元運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立新能源場站輸出功率的預(yù)測模型，以風(fēng)速、輻照、功率和數(shù)值天氣預(yù)報等數(shù)據(jù)作為輸入，結(jié)合新能源場站的運(yùn)行狀況，得到未來的輸出功率。高精度的新能源功率預(yù)測對優(yōu)化常規(guī)機(jī)組方式安排有著重要意義，而受現(xiàn)有新能源預(yù)測系統(tǒng)時間尺度及預(yù)測精度的限制，常規(guī)電源的機(jī)組組合優(yōu)化未涉及開機(jī)方式，電源側(cè)消納空間尚未充分釋放。

大時空功率預(yù)測，充分挖掘調(diào)峰潛力

火電機(jī)組啟停是個復(fù)雜的熱力過程，頻繁啟停對機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、機(jī)組壽命以及發(fā)電系統(tǒng)的安全性影響較大。現(xiàn)行新能源功率預(yù)測時間尺度最長為72小時，以此為基礎(chǔ)的系統(tǒng)優(yōu)化將引起火電機(jī)組的頻繁啟停，無法得到最優(yōu)的機(jī)組組合。

2016年年底，國網(wǎng)江蘇電力根據(jù)多年實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提出“增加新能源功率預(yù)測時長，提升新能源預(yù)測精度，提高新能源功率預(yù)測預(yù)見期，優(yōu)化火電機(jī)組組合，促進(jìn)新能源全額消納”，并著手開展新能源發(fā)電5～7天中長期功率預(yù)測系統(tǒng)研發(fā)工作。

數(shù)值天氣預(yù)報作為新能源功率預(yù)測的主要輸入數(shù)據(jù)，長時間尺度功率預(yù)測需要考慮更大范圍內(nèi)天氣系統(tǒng)的影響。現(xiàn)有數(shù)值預(yù)報多為區(qū)域中尺度模式，預(yù)報超過3天之后，模式誤差迅速累積，可用性急劇下降;其次，考慮大型天氣系統(tǒng)的全球預(yù)報模式的分辨率一般為30～50公里，無法精細(xì)化反映局地地形、地貌對天氣系統(tǒng)的影響。

“突破高分辨率地形及大氣底層垂直分層對大尺度模式計算效率及預(yù)報精度的制約，是大時空預(yù)測的關(guān)鍵。”某預(yù)測廠家技術(shù)負(fù)責(zé)人說。

國網(wǎng)江蘇電力會同相關(guān)科研單位經(jīng)過兩年潛心研究，充分考慮大尺度天氣系統(tǒng)影響，研發(fā)高分辨率數(shù)值預(yù)報區(qū)域嵌套方案;在計算能力、模式設(shè)置和預(yù)報技巧上對預(yù)報模式進(jìn)行優(yōu)化;開發(fā)基于一體化資料同化及影響新能源基地的高層大尺度天氣系統(tǒng)大尺度天氣系統(tǒng)模式嵌套區(qū)域設(shè)置無縫隙預(yù)報技術(shù)，建成大空間尺度、長時間尺度的省級數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)，在保證數(shù)據(jù)可用性的同時，成功將預(yù)測時長提高至7天。

實(shí)測預(yù)測全互聯(lián)，切實(shí)提高預(yù)測精度

“為了更好地促進(jìn)新能源消納，提升新能發(fā)電管理精益化程度，我們一方面積極探索新能源發(fā)電大時空尺度預(yù)測技術(shù)，另一方面超前開展新能源發(fā)電數(shù)據(jù)中心建設(shè)。”江蘇電力調(diào)控中心主任陸曉介紹說，2018年5月，國網(wǎng)江蘇電力新能源發(fā)電數(shù)據(jù)中心建成投運(yùn)。

這套系統(tǒng)依托了“大數(shù)據(jù)+云計算”的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，整合各系統(tǒng)及相關(guān)社會資源，建立共享云平臺，實(shí)現(xiàn)全省4055臺風(fēng)機(jī)和16362組光伏逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測，完成了全省65座測風(fēng)塔、425座輻照儀的全壽命數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)與省內(nèi)各氣象觀測站的數(shù)據(jù)融合。該中心還率先開展數(shù)據(jù)挖掘工作，于2018年10月提前完成了對省內(nèi)風(fēng)光資源的摸底，掌握了省內(nèi)資源特性，建立起10年的風(fēng)、光資源數(shù)據(jù)庫。“新能源大時空尺度發(fā)電預(yù)測平臺在資源數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索了氣象預(yù)測預(yù)報技巧，挖掘氣象-功率的時空關(guān)聯(lián)特性，提高預(yù)測模型精度。”陸曉說。

國網(wǎng)江蘇電力通過新能源發(fā)電數(shù)據(jù)中心建設(shè)，有效加強(qiáng)了新能源場站運(yùn)行管理，切實(shí)解決新能源場站運(yùn)行數(shù)據(jù)對預(yù)測精度提升的制約。此次新能源大時空尺度發(fā)電預(yù)測平臺深度融合數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)測風(fēng)測光歷史資料庫，建立包含大時空尺度數(shù)值天氣預(yù)報、測風(fēng)測光氣象觀測數(shù)據(jù)、功率預(yù)測數(shù)據(jù)、實(shí)發(fā)功率數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析平臺，探索氣象-功率的時空關(guān)聯(lián)特性，挖掘江蘇電網(wǎng)連續(xù)14年新能源全額消納發(fā)電數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了深度學(xué)習(xí)預(yù)測模型及高效訓(xùn)練樣本，有效提高了新能源功率預(yù)模型精度。

記者從江蘇電力調(diào)控中心了解到，新能源大時空尺度發(fā)電預(yù)測平臺試運(yùn)行半年以來，江蘇電網(wǎng)新能源發(fā)電第三日功率預(yù)測精度同比提高3.8個百分點(diǎn)，并率先實(shí)現(xiàn)七日新能源發(fā)電功率準(zhǔn)確預(yù)測，第七日平均預(yù)測精準(zhǔn)度達(dá)84.2%，已達(dá)到全國三日預(yù)測平均精度。

在7月23日江蘇電網(wǎng)負(fù)荷新高日，該預(yù)測平臺首次全網(wǎng)功率預(yù)測(7月17日)準(zhǔn)確度達(dá)83.2%，7月22日全網(wǎng)功率預(yù)測準(zhǔn)確度達(dá)91.8%，為高負(fù)荷期間的方式計劃安排提供了準(zhǔn)確支撐。

“江蘇電網(wǎng)新能源大時空尺度發(fā)電預(yù)測平臺有效減少了新能源功率預(yù)測在時間尺度與精度上的限制，為火電機(jī)組在更大時間尺度下的開機(jī)方式優(yōu)化提供可靠依據(jù)，可顯著提升電力系統(tǒng)電源側(cè)的新能源消納能力，具有較好的實(shí)用意義與應(yīng)用推廣價值。”中國電科院新能源研究中心的丁杰說。

下一步，國網(wǎng)江蘇電力將致力探索大電網(wǎng)安全管理新模式，建設(shè)傳統(tǒng)發(fā)電、清潔能源發(fā)電、儲能設(shè)備以及社會中海量可中斷負(fù)荷構(gòu)成的大規(guī)模源網(wǎng)荷儲友好互動系統(tǒng)，協(xié)調(diào)解決清潔能源快速發(fā)展帶來的發(fā)供用協(xié)同難題和大電網(wǎng)安全風(fēng)險，持續(xù)推動企業(yè)和電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展。