江蘇電網(wǎng)釋放更大新能源消納空間 實(shí)現新能源發(fā)電預測精準度達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，建設傳統發(fā)電、清潔能源發(fā)電、儲能設備以及社會(huì )中海量可中斷負荷構成的大規模源網(wǎng)荷儲友好互動(dòng)系統，協(xié)調解決清潔能源快速發(fā)展帶來(lái)的發(fā)供用協(xié)同難題和大電網(wǎng)安全風(fēng)險，持續推動(dòng)企業(yè)和電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展。

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

7月29日，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司新能源大時(shí)空尺度發(fā)電預測平臺正式建成投運，江蘇電網(wǎng)成為首個(gè)實(shí)現大尺度、高精度、全覆蓋新能源發(fā)電預測的省級電網(wǎng)。這是繼江蘇電網(wǎng)新能源發(fā)電數據中心后，國網(wǎng)江蘇電力將移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、大數據分析等現代信息技術(shù)應用于新能源消納的又一項成果。

新能源功率預測可有效釋放消納空間

我國電源結構以火電為主，部分地區的火電占比超過(guò)70%，靈活調節電源比例嚴重不足。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(lái)提高新能源消納空間，在負荷低谷時(shí)段，由于火電已達到最小技術(shù)出力，因此必須采取人為限制新能源出力的方式來(lái)保障系統運行的穩定性。

江蘇地區新能源經(jīng)過(guò)十余年快速發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入規模龐大、地域廣泛的替代能源階段。得益于江蘇電網(wǎng)的堅強網(wǎng)架，江蘇新能源發(fā)電長(cháng)期處于不限電、自由發(fā)電模式，但隨著(zhù)裝機規模的迅速增長(cháng)，局部地區的新能源發(fā)電消納壓力不斷加大。

新能源功率預測，是根據新能源場(chǎng)站的歷史功率、歷史氣象、地形地貌、數值天氣預報、發(fā)電單元運行狀態(tài)等數據建立新能源場(chǎng)站輸出功率的預測模型，以風(fēng)速、輻照、功率和數值天氣預報等數據作為輸入，結合新能源場(chǎng)站的運行狀況，得到未來(lái)的輸出功率。高精度的新能源功率預測對優(yōu)化常規機組方式安排有著(zhù)重要意義，而受現有新能源預測系統時(shí)間尺度及預測精度的限制，常規電源的機組組合優(yōu)化未涉及開(kāi)機方式，電源側消納空間尚未充分釋放。

大時(shí)空功率預測，充分挖掘調峰潛力

火電機組啟停是個(gè)復雜的熱力過(guò)程，頻繁啟停對機組運行經(jīng)濟性、機組壽命以及發(fā)電系統的安全性影響較大?，F行新能源功率預測時(shí)間尺度最長(cháng)為72小時(shí)，以此為基礎的系統優(yōu)化將引起火電機組的頻繁啟停，無(wú)法得到最優(yōu)的機組組合。

2016年年底，國網(wǎng)江蘇電力根據多年實(shí)際運行經(jīng)驗，提出“增加新能源功率預測時(shí)長(cháng)，提升新能源預測精度，提高新能源功率預測預見(jiàn)期，優(yōu)化火電機組組合，促進(jìn)新能源全額消納”，并著(zhù)手開(kāi)展新能源發(fā)電5～7天中長(cháng)期功率預測系統研發(fā)工作。

數值天氣預報作為新能源功率預測的主要輸入數據，長(cháng)時(shí)間尺度功率預測需要考慮更大范圍內天氣系統的影響?，F有數值預報多為區域中尺度模式，預報超過(guò)3天之后，模式誤差迅速累積，可用性急劇下降;其次，考慮大型天氣系統的全球預報模式的分辨率一般為30～50公里，無(wú)法精細化反映局地地形、地貌對天氣系統的影響。

“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報精度的制約，是大時(shí)空預測的關(guān)鍵。”某預測廠(chǎng)家技術(shù)負責人說(shuō)。

國網(wǎng)江蘇電力會(huì )同相關(guān)科研單位經(jīng)過(guò)兩年潛心研究，充分考慮大尺度天氣系統影響，研發(fā)高分辨率數值預報區域嵌套方案;在計算能力、模式設置和預報技巧上對預報模式進(jìn)行優(yōu)化;開(kāi)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大尺度天氣系統模式嵌套區域設置無(wú)縫隙預報技術(shù)，建成大空間尺度、長(cháng)時(shí)間尺度的省級數值天氣預報系統，在保證數據可用性的同時(shí)，成功將預測時(shí)長(cháng)提高至7天。

實(shí)測預測全互聯(lián)，切實(shí)提高預測精度

“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(shí)空尺度預測技術(shù)，另一方面超前開(kāi)展新能源發(fā)電數據中心建設。”江蘇電力調控中心主任陸曉介紹說(shuō)，2018年5月，國網(wǎng)江蘇電力新能源發(fā)電數據中心建成投運。

這套系統依托了“大數據+云計算”的互聯(lián)網(wǎng)架構，整合各系統及相關(guān)社會(huì )資源，建立共享云平臺，實(shí)現全省4055臺風(fēng)機和16362組光伏逆變器運行數據的實(shí)時(shí)監測，完成了全省65座測風(fēng)塔、425座輻照儀的全壽命數據庫構建，實(shí)現與省內各氣象觀(guān)測站的數據融合。該中心還率先開(kāi)展數據挖掘工作，于2018年10月提前完成了對省內風(fēng)光資源的摸底，掌握了省內資源特性，建立起10年的風(fēng)、光資源數據庫。“新能源大時(shí)空尺度發(fā)電預測平臺在資源數據庫的基礎上，進(jìn)一步探索了氣象預測預報技巧，挖掘氣象-功率的時(shí)空關(guān)聯(lián)特性，提高預測模型精度。”陸曉說(shuō)。

國網(wǎng)江蘇電力通過(guò)新能源發(fā)電數據中心建設，有效加強了新能源場(chǎng)站運行管理，切實(shí)解決新能源場(chǎng)站運行數據對預測精度提升的制約。此次新能源大時(shí)空尺度發(fā)電預測平臺深度融合數據中心、互聯(lián)測風(fēng)測光歷史資料庫，建立包含大時(shí)空尺度數值天氣預報、測風(fēng)測光氣象觀(guān)測數據、功率預測數據、實(shí)發(fā)功率數據的數據分析平臺，探索氣象-功率的時(shí)空關(guān)聯(lián)特性，挖掘江蘇電網(wǎng)連續14年新能源全額消納發(fā)電數據庫，構建了深度學(xué)習預測模型及高效訓練樣本，有效提高了新能源功率預模型精度。

記者從江蘇電力調控中心了解到，新能源大時(shí)空尺度發(fā)電預測平臺試運行半年以來(lái)，江蘇電網(wǎng)新能源發(fā)電第三日功率預測精度同比提高3.8個(gè)百分點(diǎn)，并率先實(shí)現七日新能源發(fā)電功率準確預測，第七日平均預測精準度達84.2%，已達到全國三日預測平均精度。

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

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

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，建設傳統發(fā)電、清潔能源發(fā)電、儲能設備以及社會(huì )中海量可中斷負荷構成的大規模源網(wǎng)荷儲友好互動(dòng)系統，協(xié)調解決清潔能源快速發(fā)展帶來(lái)的發(fā)供用協(xié)同難題和大電網(wǎng)安全風(fēng)險，持續推動(dòng)企業(yè)和電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展。