風(fēng)電、光電入網(wǎng)之困

頭一天，在風(fēng)還沒(méi)來(lái)時(shí)，就能確定風(fēng)機(jī)第二天的發(fā)電量。通過(guò)收集氣象等關(guān)鍵數(shù)據(jù)及一套復(fù)雜算法，新能源功率預(yù)測(cè)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)更高的預(yù)測(cè)精度。

2015年12月23日，浙商證券電力設(shè)備與新能源行業(yè)首席分析師鄭丹丹告訴記者，風(fēng)電、光伏具有間歇性、隨時(shí)性，新能源功率預(yù)測(cè)，可以帶來(lái)更大的調(diào)度空間，也有利電網(wǎng)安全。

在我國(guó)，各地區(qū)對(duì)新能源功率預(yù)測(cè)的精度要求不一，但趨勢(shì)是越來(lái)越嚴(yán)。我國(guó)普遍要求，風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)次日發(fā)電功率，與實(shí)際功率的誤差應(yīng)小于20%。但要徹底解決新能源的消納問(wèn)題，僅靠新能源功率預(yù)測(cè)技術(shù)也不行，技術(shù)與市場(chǎng)雙重手段才能徹底解決棄風(fēng)棄光。

精度仍待提高

新能源功率預(yù)測(cè)并不稀奇。早在1997年，丹麥國(guó)家電網(wǎng)就開(kāi)始了風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。在我國(guó)，隨著2012年《風(fēng)電場(chǎng)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(shí)施，功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)也成為風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的并網(wǎng)前提。

東潤(rùn)環(huán)能研發(fā)總監(jiān)婁勇剛說(shuō)，風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)首先要根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的歷史功率、歷史風(fēng)速、地形地貌、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的預(yù)測(cè)模型，以風(fēng)速、功率和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)輸入，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行狀況，得到風(fēng)電場(chǎng)未來(lái)的輸出功率。

所以，新能源功率預(yù)測(cè)精度主要由氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、預(yù)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算方法和電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)等因素決定。

氣象預(yù)報(bào)決定新能源功率預(yù)測(cè)的精度不難理解。計(jì)算方法也是關(guān)鍵因素。比如，IBM采用了獨(dú)家的“認(rèn)知計(jì)算”分析方式，提高了新能源功率預(yù)測(cè)的精度，應(yīng)用在張北地區(qū)風(fēng)場(chǎng)。

但在現(xiàn)實(shí)中，風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，常常成為制約新能源功率預(yù)測(cè)的關(guān)鍵原因。婁勇剛說(shuō)，我國(guó)風(fēng)電從業(yè)人員普遍年輕，管理比較粗糙，風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)常出故障，運(yùn)行數(shù)據(jù)又不能實(shí)時(shí)共享，自然降低了功率預(yù)測(cè)的精度。

為了提高預(yù)測(cè)精度，2012年國(guó)家能源局發(fā)布《風(fēng)電功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)考核辦法(試行)》后，各地陸續(xù)制定了風(fēng)電功率預(yù)測(cè)考核管理的相關(guān)條款，通過(guò)經(jīng)濟(jì)手段考核，這才逐漸使得各地風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)次日功率與實(shí)際功率誤差小于20%。

但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距依然明顯。國(guó)外預(yù)測(cè)次日新能源功率誤差普遍小于10%，一些地區(qū)預(yù)測(cè)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(guó)外風(fēng)電場(chǎng)管理水平遠(yuǎn)高于我國(guó)，風(fēng)機(jī)故障率也較低。

為補(bǔ)上這一短板，我國(guó)眾多企業(yè)都成立了專(zhuān)門(mén)的巡檢小組，為新能源發(fā)電項(xiàng)目提供新能源功率預(yù)測(cè)的培訓(xùn)。還有的企業(yè)推出了更高精度的預(yù)測(cè)產(chǎn)品，改原先定期巡檢，變?yōu)閷?zhuān)人維護(hù)，每天根據(jù)風(fēng)場(chǎng)、光伏電站運(yùn)行狀況來(lái)調(diào)整模型。

同時(shí)，電網(wǎng)也積極行動(dòng)起來(lái)。據(jù)了解，國(guó)家電網(wǎng)公司已在各省級(jí)以上電網(wǎng)安裝新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)。由中國(guó)電科院開(kāi)發(fā)的新能源智能監(jiān)測(cè)與調(diào)度系統(tǒng)，就含有新能源功率預(yù)測(cè)功能，已在22個(gè)省級(jí)及以上電網(wǎng)應(yīng)用。

難解棄風(fēng)棄光

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，提高新能源功率預(yù)測(cè)精度，對(duì)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(shí)操作中，燃煤發(fā)電機(jī)組分調(diào)度機(jī)組與生產(chǎn)機(jī)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(shí)，最小出力可以降到額定功率的70%。

國(guó)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(shí)，備用以燃煤發(fā)電機(jī)組為主。“新能源功率預(yù)測(cè)更精準(zhǔn)，就可以減少更多備用機(jī)組。”施貴榮說(shuō)，這些減掉的機(jī)組釋放出來(lái)的容量，就可以接納更多的新能源。

冀北電力公司覆蓋5個(gè)地級(jí)市，是我國(guó)可再生能源裝機(jī)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(jī)為2155萬(wàn)千瓦，其中新能源裝機(jī)930萬(wàn)千瓦。2015年6月30日，冀北電網(wǎng)風(fēng)電產(chǎn)生有史以來(lái)最大的單日波動(dòng)幅度，為512.5萬(wàn)千瓦，接近冀北電網(wǎng)總裝機(jī)容量的四分之一。

據(jù)了解，冀北電力對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行主動(dòng)管理，提升發(fā)電側(cè)的功率預(yù)測(cè)精度，并結(jié)合調(diào)度側(cè)研發(fā)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)不同預(yù)測(cè)曲線(xiàn)進(jìn)行組合預(yù)測(cè)，2014年全年預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到88%以上。此外，冀北電力還要求并網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)、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(cè)功率，提前安排調(diào)度計(jì)劃，當(dāng)風(fēng)電出力與預(yù)測(cè)結(jié)果偏差過(guò)大時(shí)，還可以通過(guò)分鐘級(jí)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(yùn)行。

施貴榮透露，冀北電力對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站進(jìn)行考核，不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的，會(huì)扣除上網(wǎng)電量，這部分電量會(huì)用來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)功率預(yù)測(cè)超過(guò)考核標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)。

風(fēng)電運(yùn)營(yíng)商認(rèn)為，功率預(yù)測(cè)的另一好處是讓運(yùn)營(yíng)商提前知道功率情況，這樣可以把檢修計(jì)劃安排在無(wú)風(fēng)或少風(fēng)的時(shí)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(cè)精度，并不能解決棄風(fēng)、棄光限電頑疾。施貴榮說(shuō)，冀北一到供暖季，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組必須運(yùn)行供熱，這些機(jī)組維持運(yùn)行的最小出力，就足以滿(mǎn)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(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到100%，也沒(méi)有辦法不棄風(fēng)”。

電力市場(chǎng)之基

國(guó)外新能源功率預(yù)測(cè)與我國(guó)顯著不同，其已在電力市場(chǎng)中扮演更重要的角色。以德國(guó)為例，德國(guó)由電網(wǎng)公司進(jìn)行功率預(yù)測(cè)，含新能源在內(nèi)的發(fā)電公司，統(tǒng)一在歐洲電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)，預(yù)測(cè)不準(zhǔn)的電量，由電網(wǎng)公司在平衡市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，來(lái)保證電網(wǎng)的實(shí)時(shí)平衡。

新能源電力公司參考預(yù)測(cè)功率來(lái)決定其報(bào)價(jià)。新能源功率預(yù)測(cè)，成為了電力市場(chǎng)的基石之一。在我國(guó)，電力購(gòu)銷(xiāo)均集中在電網(wǎng)公司，上網(wǎng)電價(jià)、銷(xiāo)售電價(jià)也由政府制定，不存在成熟的電力市場(chǎng)。新能源功率預(yù)測(cè)，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。2015年3月，中共中央國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》(俗稱(chēng)“9號(hào)文”)。要求“加快構(gòu)建有效競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)體系，形成主要由市場(chǎng)決定能源價(jià)格的機(jī)制”。

2015年11月30日，國(guó)家發(fā)改委又批準(zhǔn)了電改的六個(gè)配套文件，涉及輸配電價(jià)改革、電力市場(chǎng)建設(shè)、電力交易機(jī)構(gòu)組建和規(guī)范運(yùn)行、有序放開(kāi)發(fā)用電計(jì)劃、售電側(cè)改革以及加強(qiáng)和規(guī)范燃煤自備電廠監(jiān)督管理等。

江蘇省電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心李強(qiáng)博士認(rèn)為，隨著電改的深入推進(jìn)，新能源功率預(yù)測(cè)可以發(fā)揮更大的作用。

“2015年江蘇省最高用電負(fù)荷超過(guò)8000萬(wàn)千瓦，夏季用電高峰期間，僅空調(diào)用電負(fù)荷就接近3000萬(wàn)千瓦。”李強(qiáng)說(shuō)，通過(guò)對(duì)需求側(cè)管理，可以有效削峰填谷，保證電網(wǎng)安全。

目前，我國(guó)的峰谷電價(jià)對(duì)用戶(hù)削峰填谷激勵(lì)有限。以江蘇為例，普通工業(yè)用電高峰電價(jià)約為每度1.4元左右，低谷電價(jià)約為0.4元左右;普通居民用電峰谷價(jià)差更小，高峰電價(jià)約為每度0.56元左右，低谷電價(jià)約為每度0.36元，而國(guó)外電價(jià)價(jià)差動(dòng)輒在5倍以上。德國(guó)新能源參與競(jìng)價(jià)后，由于有政府補(bǔ)貼，在風(fēng)電多的時(shí)候，常常報(bào)出負(fù)電價(jià)。

李強(qiáng)認(rèn)為，隨電改的推進(jìn)，中國(guó)電力市場(chǎng)形成，新能源也會(huì)走上競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的道路。屆時(shí)更靈活的電價(jià)，會(huì)激勵(lì)需求側(cè)更好削峰填谷，與新能源功率波動(dòng)曲線(xiàn)趨向一致，最終也會(huì)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(cè)上。”他說(shuō)。