“預(yù)計(jì)2小時(shí)后將有6—7級東南風(fēng)影響南通海域，角度約為121度，部分機(jī)組需調(diào)整風(fēng)機(jī)偏航角度，確保屆時(shí)最大功率輸出。”6月29日，根據(jù)江蘇海上風(fēng)電全域功率預(yù)測數(shù)據(jù)和上游風(fēng)電場發(fā)來的信息，華能江蘇清潔能源分公司南通運(yùn)維站站長彭泳江下達(dá)指令。遠(yuǎn)在60公里之外的海上，10余臺(tái)風(fēng)機(jī)緩緩轉(zhuǎn)向調(diào)整偏航角度，蓄力迎風(fēng)待發(fā)。這標(biāo)志著江蘇海上風(fēng)電全域功率預(yù)測驗(yàn)證工作順利完成，通過創(chuàng)新多元信息融合智能動(dòng)態(tài)預(yù)測技術(shù)，在世界上首次實(shí)現(xiàn)千萬千瓦級大規(guī)模風(fēng)電群功率集中預(yù)測，為電網(wǎng)更可靠、更高效消納清潔能源提供保障。
隨著碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的提出，我國新能源得到快速發(fā)展。以江蘇為例，目前風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)容量已經(jīng)超過5000萬千瓦，其中海上風(fēng)電裝機(jī)容量已超過美、德等國，接近排名第二的英國。但由于新能源與生俱來的隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，大規(guī)模并網(wǎng)后遇天氣變化功率陡升陡降時(shí)，需要火電等電源進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。比如當(dāng)發(fā)生風(fēng)力轉(zhuǎn)小出力突降情況，火電需要開機(jī)、升速、加壓等一系列動(dòng)作，但現(xiàn)實(shí)中很難“接力”頂上缺口，從而影響供用電平衡，甚至危及電網(wǎng)安全。
“開展功率預(yù)測，進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)判新能源未來形勢，是從源頭提高電網(wǎng)安全消納新能源能力的主要方式。”西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院博士生導(dǎo)師、教授丁濤介紹，當(dāng)前國內(nèi)外新能源功率預(yù)測主要依賴衛(wèi)星云圖和氣象預(yù)報(bào)，結(jié)合全球地理或海域模型進(jìn)行推演計(jì)算，最終統(tǒng)一向各預(yù)測點(diǎn)發(fā)布信息，采用的是“B2C”預(yù)測模式。“受氣象信息來源各異、極端氣候突發(fā)性強(qiáng)、地理及海域動(dòng)態(tài)變化等因素制約，目前‘B2C’模式預(yù)測精度瓶頸為95%。”丁濤說。
江蘇是國內(nèi)新能源“大戶”，新能源裝機(jī)占比超過32%，單位面積裝機(jī)容量排名全國第一。作為國內(nèi)最大海上風(fēng)電群的消納主體，國網(wǎng)江蘇電力在建立全省新能源發(fā)電數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，把海上風(fēng)電功率預(yù)測作為試點(diǎn)，將該省40個(gè)海上風(fēng)電場、2783臺(tái)風(fēng)機(jī)、1182萬千瓦裝機(jī)容量連點(diǎn)成網(wǎng)，通過部署在電力專網(wǎng)上的各場站在線監(jiān)測終端，實(shí)時(shí)感知風(fēng)向、風(fēng)速、浪高等氣象水文信息，對上下游風(fēng)電場外部環(huán)境進(jìn)行綜合研判，為運(yùn)行方式調(diào)整決策提供快速、準(zhǔn)確的依據(jù)。
“我們激活了數(shù)據(jù)信息互通互動(dòng)能力，將預(yù)測對象從‘站’轉(zhuǎn)為‘風(fēng)’，減少了地理偏差等影響，形成了云部署全域交互、場站端全域共享的功率預(yù)測‘C2C’新模式，能準(zhǔn)確捕捉不斷變化的臺(tái)風(fēng)路徑，實(shí)現(xiàn)‘精確到風(fēng)’的在線聯(lián)動(dòng)預(yù)測。”技術(shù)開發(fā)單位、江蘇方天電力技術(shù)有限公司副總經(jīng)理姜海波介紹。他說，在“C2C”模式中還首次融合了波浪、潮位等海況信息，豐富了分析預(yù)測數(shù)據(jù)源，并引入深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，具備關(guān)聯(lián)信息自動(dòng)獲取、多元數(shù)據(jù)智能篩選、人工智能自主學(xué)習(xí)等功能，進(jìn)一步提升預(yù)測精度和預(yù)測能力。
華能江蘇清潔能源分公司南通運(yùn)維站率先應(yīng)用該技術(shù)后，平均功率預(yù)測精度提高1.3%，出力峰值預(yù)測精度為97%，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。“有利于我們更精準(zhǔn)地掌握最優(yōu)發(fā)電時(shí)機(jī)，并據(jù)此提前調(diào)整風(fēng)機(jī)迎風(fēng)角度、開停機(jī)等運(yùn)行方式。”彭泳江介紹，新技術(shù)幫助該站每年多發(fā)600萬度電，減少碳排放5000噸。
“我們根據(jù)功率集中預(yù)測的信息，可以更加合理地安排火電機(jī)組運(yùn)行方式，有利于多種電能生產(chǎn)方式協(xié)同調(diào)度、靈活適配，促進(jìn)新能源產(chǎn)得高、接得穩(wěn)、送得出、用得上，支撐新型電力系統(tǒng)全面消納新能源能力的進(jìn)一步提升。”國網(wǎng)江蘇電力調(diào)度控制中心水電及新能源處處長霍雪松介紹，隨著新能源功率預(yù)測技術(shù)的創(chuàng)新，全省海上風(fēng)電可利用風(fēng)資源發(fā)電能力提高3%。
“這種‘以空間換時(shí)間’的新技術(shù)路線和模型算法，同樣適用于其他形式的新能源，可以孵化出覆蓋全維度、全品類的新能源功率預(yù)測體系，為我國新能源發(fā)展保駕護(hù)航。”丁濤說。
來源：科技日報(bào) 記者 張 曄
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