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)機第二天的發(fā)電量。通過(guò)收集氣象等關(guān)鍵數據及一套復雜算法，新能源功率預測已經(jīng)可以實(shí)現更高的預測精度。

2015年12月23日，浙商證券電力設備與新能源行業(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，新能源功率預測，可以帶來(lái)更大的調度空間，也有利電網(wǎng)安全。

在我國，各地區對新能源功率預測的精度要求不一，但趨勢是越來(lái)越嚴。我國普遍要求，風(fēng)電場(chǎng)預測次日發(fā)電功率，與實(shí)際功率的誤差應小于20%。但要徹底解決新能源的消納問(wèn)題，僅靠新能源功率預測技術(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

新能源功率預測并不稀奇。早在1997年，丹麥國家電網(wǎng)就開(kāi)始了風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預測。在我國，隨著(zhù)2012年《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統技術(shù)規定》、《光伏發(fā)電站接入電力系統技術(shù)規定》相繼實(shí)施，功率預測系統也成為風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的并網(wǎng)前提。

東潤環(huán)能研發(fā)總監婁勇剛說(shuō)，風(fēng)電場(chǎng)功率預測系統首先要根據風(fēng)電場(chǎng)的歷史功率、歷史風(fēng)速、地形地貌、數值天氣預報、風(fēng)電機組運行狀態(tài)等數據建立風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的預測模型，以風(fēng)速、功率和數值天氣預報數據輸入，結合風(fēng)電場(chǎng)的運行狀況，得到風(fēng)電場(chǎng)未來(lái)的輸出功率。

所以，新能源功率預測精度主要由氣象數據的準確性、預測系統計算方法和電廠(chǎng)運行數據等因素決定。

氣象預報決定新能源功率預測的精度不難理解。計算方法也是關(guān)鍵因素。比如，IBM采用了獨家的“認知計算”分析方式，提高了新能源功率預測的精度，應用在張北地區風(fēng)場(chǎng)。

但在現實(shí)中，風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的運行數據，常常成為制約新能源功率預測的關(guān)鍵原因。婁勇剛說(shuō)，我國風(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，運行數據又不能實(shí)時(shí)共享，自然降低了功率預測的精度。

為了提高預測精度，2012年國家能源局發(fā)布《風(fēng)電功率預測預報考核辦法(試行)》后，各地陸續制定了風(fēng)電功率預測考核管理的相關(guān)條款，通過(guò)經(jīng)濟手段考核，這才逐漸使得各地風(fēng)電場(chǎng)預測次日功率與實(shí)際功率誤差小于20%。

但與發(fā)達國家相比，差距依然明顯。國外預測次日新能源功率誤差普遍小于10%，一些地區預測誤差甚至在5%左右。多位業(yè)內人士認為，原因之一，在于國外風(fēng)電場(chǎng)管理水平遠高于我國，風(fēng)機故障率也較低。

為補上這一短板，我國眾多企業(yè)都成立了專(zhuān)門(mén)的巡檢小組，為新能源發(fā)電項目提供新能源功率預測的培訓。還有的企業(yè)推出了更高精度的預測產(chǎn)品，改原先定期巡檢，變?yōu)閷?zhuān)人維護，每天根據風(fēng)場(chǎng)、光伏電站運行狀況來(lái)調整模型。

同時(shí)，電網(wǎng)也積極行動(dòng)起來(lái)。據了解，國家電網(wǎng)公司已在各省級以上電網(wǎng)安裝新能源功率預測系統。由中國電科院開(kāi)發(fā)的新能源智能監測與調度系統，就含有新能源功率預測功能，已在22個(gè)省級及以上電網(wǎng)應用。

難解棄風(fēng)棄光

業(yè)內普遍認為，提高新能源功率預測精度，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)調度逐漸轉變?yōu)橐钥稍偕茉床⒕W(wǎng)為主，傳統能源輔助調峰的模式。

現實(shí)操作中，燃煤發(fā)電機組分調度機組與生產(chǎn)機組，前者執行調峰，最小出力可以降到額定功率的50%，后者一般不執行調峰，不得已時(shí)，最小出力可以降到額定功率的70%。

國網(wǎng)冀北電力公司調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)電機組為主。“新能源功率預測更精準，就可以減少更多備用機組。”施貴榮說(shuō)，這些減掉的機組釋放出來(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)地級市，是我國可再生能源裝機比例最高的地區之一。截至目前，冀北電力公司負責調度的電力裝機為2155萬(wàn)千瓦，其中新能源裝機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)總裝機容量的四分之一。

據了解，冀北電力對風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行主動(dòng)管理，提升發(fā)電側的功率預測精度，并結合調度側研發(fā)的風(fēng)電功率預測系統，對不同預測曲線(xiàn)進(jìn)行組合預測，2014年全年預測準確率達到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。

這樣，冀北電力公司可以精準預測功率，提前安排調度計劃，當風(fēng)電出力與預測結果偏差過(guò)大時(shí)，還可以通過(guò)分鐘級的功率控制系統調節風(fēng)電出力，保障電網(wǎng)安全運行。

施貴榮透露，冀北電力對風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站進(jìn)行考核，不達標準的，會(huì )扣除上網(wǎng)電量，這部分電量會(huì )用來(lái)獎勵功率預測超過(guò)考核標準的企業(yè)。

風(fēng)電運營(yíng)商認為，功率預測的另一好處是讓運營(yíng)商提前知道功率情況，這樣可以把檢修計劃安排在無(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測精度，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)機組必須運行供熱，這些機組維持運行的最小出力，就足以滿(mǎn)足當地的電力需求，新能源的調度空間非常有限，“新能源預測準確率達到100%，也沒(méi)有辦法不棄風(fēng)”。

電力市場(chǎng)之基

國外新能源功率預測與我國顯著(zhù)不同，其已在電力市場(chǎng)中扮演更重要的角色。以德國為例，德國由電網(wǎng)公司進(jìn)行功率預測，含新能源在內的發(fā)電公司，統一在歐洲電力市場(chǎng)競價(jià)，預測不準的電量，由電網(wǎng)公司在平衡市場(chǎng)購買(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測功率來(lái)決定其報價(jià)。新能源功率預測，成為了電力市場(chǎng)的基石之一。在我國，電力購銷(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)。新能源功率預測，扮演著(zhù)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號文”)。要求“加快構建有效競爭的市場(chǎng)結構和市場(chǎng)體系，形成主要由市場(chǎng)決定能源價(jià)格的機制”。

2015年11月30日，國家發(fā)改委又批準了電改的六個(gè)配套文件，涉及輸配電價(jià)改革、電力市場(chǎng)建設、電力交易機構組建和規范運行、有序放開(kāi)發(fā)用電計劃、售電側改革以及加強和規范燃煤自備電廠(chǎng)監督管理等。

江蘇省電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心李強博士認為，隨著(zhù)電改的深入推進(jìn)，新能源功率預測可以發(fā)揮更大的作用。

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

目前，我國的峰谷電價(jià)對用戶(hù)削峰填谷激勵有限。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，而國外電價(jià)價(jià)差動(dòng)輒在5倍以上。德國新能源參與競價(jià)后，由于有政府補貼，在風(fēng)電多的時(shí)候，常常報出負電價(jià)。

李強認為，隨電改的推進(jìn)，中國電力市場(chǎng)形成，新能源也會(huì )走上競價(jià)上網(wǎng)的道路。屆時(shí)更靈活的電價(jià)，會(huì )激勵需求側更好削峰填谷，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，都建立在高精準度的新能源功率預測上。”他說(shuō)。