風/光電場功率預測精準度,直接關系業主接受電網考核結果。
例如,西北電網一座10萬kW風電場,在現行標準下,預測準確率每提高1%,業主全年可節約考核費用約18萬元。平價時代即將到來,作為全球領先的風電整體解決方案提供商,新疆金風科技股份有限公司(下稱“金風科技”)始終堅持從客戶需求出發,不斷為客戶創造價值,迄今已為全國超過1200個風電/光伏電場,以及超過30個區域和集團客戶提供精準的氣象和功率預測服務。憑借海量的權威數據和強大的算法模型,金風科技功率預測在考核最嚴格的西北各省單位容量考核偏差優于平均水平15%,為客戶降本增效。
挑戰丨要求高 難點多
新能源的快速發展,對并網電場穩定運行提出了更高要求,電網對新能源場站功率預測的精準度一直執行嚴格的考核標準。2018年12月,標準再次升級——西北能監局頒布《西北區域發電廠并網運行管理實施細則》 和《西北區域并網發電廠輔助服務管理實施細則》,相比原細則更加嚴格。在新細則標準下,1~9月西北電網平均每個電場每月考核金額達到了6萬元。功率預測精度及管理水平,因與業主盈收息息相關,在精益化管理中占據越來越重要的位置。
另一面,精準預測電場功率,還存在著科學局限和技術難點。
我國地形復雜,氣候類型多樣,氣象觀測網絡分布不均衡,且缺乏數據共享機制,加上工業和城市建設等對氣候的影響,給精準的氣象預報增加了難度;另一方面,風機出力并非隨著風速增大而線性增加,將海量氣象數據轉換為功率,對算法模型要求極高;除此之外,根據每個新能源場站不同的復雜情況,為機組和新能源場站建立專有預測模型并持續不斷優化,也是提高功率預測精度的主要技術難點。
表現丨偏差優于平均水平15%
2018年7月,西北某業主為解決其兩個風電場月度考核排名連續靠后的問題,引入了金風科技功率預測系統。至2019年1季度,在近百個場站的考核中,這兩個場站月度排名已穩定保持前10名和前30名。從倒數迅速提升至中上水平,金風科技功率預測系統的表現給了業主極大的信心。
這并非個例。2019年西北能監局公布各省上半年考核數據顯示,使用金風科技功率預測系統的新能源場站與行業平均水平相比優勢明顯,考核分(分/MW)優于平均水平15%。核算成一座100MW容量電場的考核費用,這套系統在新疆、寧夏、甘肅、青海四個省份分別可為業主節省2.8萬元、6.7萬元、0.8萬元和1.3萬元 。
奧秘丨突破多項關鍵技術
金風科技認為,精準的風/光功率預測取決于三個關鍵技術的突破:氣象預報技術的提升、功率預測模型算法以及優秀的系統管理維護。為此,金風科技不斷從數據的質、量和算法模型的精度上下功夫,為提升每1%的預測精準度,持續付出100%的努力。具體來講,優勢集中在以下幾個方面:
持續積累權威數據。金風科技與中國氣象局、美國國家大氣研究中心(NCAR)和歐洲中期天氣預報中心(ECMWF)等權威機構深度合作,建成覆蓋全國的高密度測風網絡,實時獲取2000多座測風塔數據,可在線滾動訂正和實時氣象資料同化;超過40000臺風機的海量數據,也為發電規律特征分析提供了強有力支撐。
超強計算能力。金風科技攜手全球頂尖的天河二號國家超級計算中心,計算峰值達到千萬億次/秒;自建2000核計算核心,PB級存儲空間的私有云平臺,支撐全國超5000個預報單元下載數據;與國內頂尖公有云平臺合作,彈性增減計算能力。
預測模型迭代優化。基于不同特性的大氣環流初始場數據,實現國際領先的氣象集合預報;全面應用多種主流資料同化技術,多源觀測數據快速更新循環同化;搭建自動模型訓練與預測平臺,即時迭代預測模型;與全球頂尖的風、光功率專業預測公司和高校、科研院所合作,吸收國際先進經驗。
適應復雜工況的定制化設計。為每個風電場建立高時空分辨率的數值氣象模型和參數化解決方案,快速適應復雜地形;自主研發流體仿真平臺,為復雜地形場站提供單機預測;針對不同局地氣候特征的風電場,提供定制化方案;針對裝機容量大、季節變化明顯、限電情況突出的電場,采用分組、分風速段、多模型組合等預測方法,擇優選取功率預測模型。
未來丨支撐運維計劃和電力交易
基于多項關鍵技術,金風科技掌握功率預測行業領先優勢,不僅提高預測準確率,增強電網友好性,為客戶解決了現實問題,還為未來提供了多種可能性。
通過天氣預報(包括極端災害天氣,如冰凍、雷電等)與設備運行預警相結合金風科技功率預測系
統能夠給運維檢修提供重要支撐,保障人員和設備運行安全,并幫助風電場合理安排運維計劃,減少不必要的安全風險和電量損失,提升運維效率。
除此之外,系統實現了對預報單元內的能源數據統籌管理,為現階段的電量交易提供了輔助支持,也成為后續現貨交易、市場競價數據和技術的重要儲備。
匯集二十余年能源領域經驗,以技術為本,以創新為核,金風科技愿憑企業之力,與客戶攜手并肩,共同迎接平價時代的到來。
例如,西北電網一座10萬kW風電場,在現行標準下,預測準確率每提高1%,業主全年可節約考核費用約18萬元。平價時代即將到來,作為全球領先的風電整體解決方案提供商,新疆金風科技股份有限公司(下稱“金風科技”)始終堅持從客戶需求出發,不斷為客戶創造價值,迄今已為全國超過1200個風電/光伏電場,以及超過30個區域和集團客戶提供精準的氣象和功率預測服務。憑借海量的權威數據和強大的算法模型,金風科技功率預測在考核最嚴格的西北各省單位容量考核偏差優于平均水平15%,為客戶降本增效。
↑ 對比2019年1月-6月西北各省等容量考核平均分,金風科技優勢明顯
挑戰丨要求高 難點多
新能源的快速發展,對并網電場穩定運行提出了更高要求,電網對新能源場站功率預測的精準度一直執行嚴格的考核標準。2018年12月,標準再次升級——西北能監局頒布《西北區域發電廠并網運行管理實施細則》 和《西北區域并網發電廠輔助服務管理實施細則》,相比原細則更加嚴格。在新細則標準下,1~9月西北電網平均每個電場每月考核金額達到了6萬元。功率預測精度及管理水平,因與業主盈收息息相關,在精益化管理中占據越來越重要的位置。
另一面,精準預測電場功率,還存在著科學局限和技術難點。
我國地形復雜,氣候類型多樣,氣象觀測網絡分布不均衡,且缺乏數據共享機制,加上工業和城市建設等對氣候的影響,給精準的氣象預報增加了難度;另一方面,風機出力并非隨著風速增大而線性增加,將海量氣象數據轉換為功率,對算法模型要求極高;除此之外,根據每個新能源場站不同的復雜情況,為機組和新能源場站建立專有預測模型并持續不斷優化,也是提高功率預測精度的主要技術難點。
表現丨偏差優于平均水平15%
2018年7月,西北某業主為解決其兩個風電場月度考核排名連續靠后的問題,引入了金風科技功率預測系統。至2019年1季度,在近百個場站的考核中,這兩個場站月度排名已穩定保持前10名和前30名。從倒數迅速提升至中上水平,金風科技功率預測系統的表現給了業主極大的信心。
這并非個例。2019年西北能監局公布各省上半年考核數據顯示,使用金風科技功率預測系統的新能源場站與行業平均水平相比優勢明顯,考核分(分/MW)優于平均水平15%。核算成一座100MW容量電場的考核費用,這套系統在新疆、寧夏、甘肅、青海四個省份分別可為業主節省2.8萬元、6.7萬元、0.8萬元和1.3萬元 。
奧秘丨突破多項關鍵技術
金風科技認為,精準的風/光功率預測取決于三個關鍵技術的突破:氣象預報技術的提升、功率預測模型算法以及優秀的系統管理維護。為此,金風科技不斷從數據的質、量和算法模型的精度上下功夫,為提升每1%的預測精準度,持續付出100%的努力。具體來講,優勢集中在以下幾個方面:
持續積累權威數據。金風科技與中國氣象局、美國國家大氣研究中心(NCAR)和歐洲中期天氣預報中心(ECMWF)等權威機構深度合作,建成覆蓋全國的高密度測風網絡,實時獲取2000多座測風塔數據,可在線滾動訂正和實時氣象資料同化;超過40000臺風機的海量數據,也為發電規律特征分析提供了強有力支撐。
↑金風全球新能源氣象預報云平臺—中尺度氣象預報
↑微尺度技術實現單風機級預測
超強計算能力。金風科技攜手全球頂尖的天河二號國家超級計算中心,計算峰值達到千萬億次/秒;自建2000核計算核心,PB級存儲空間的私有云平臺,支撐全國超5000個預報單元下載數據;與國內頂尖公有云平臺合作,彈性增減計算能力。
預測模型迭代優化。基于不同特性的大氣環流初始場數據,實現國際領先的氣象集合預報;全面應用多種主流資料同化技術,多源觀測數據快速更新循環同化;搭建自動模型訓練與預測平臺,即時迭代預測模型;與全球頂尖的風、光功率專業預測公司和高校、科研院所合作,吸收國際先進經驗。
↑基于深度學習的模型訓練擬合過程-示意圖
適應復雜工況的定制化設計。為每個風電場建立高時空分辨率的數值氣象模型和參數化解決方案,快速適應復雜地形;自主研發流體仿真平臺,為復雜地形場站提供單機預測;針對不同局地氣候特征的風電場,提供定制化方案;針對裝機容量大、季節變化明顯、限電情況突出的電場,采用分組、分風速段、多模型組合等預測方法,擇優選取功率預測模型。
未來丨支撐運維計劃和電力交易
基于多項關鍵技術,金風科技掌握功率預測行業領先優勢,不僅提高預測準確率,增強電網友好性,為客戶解決了現實問題,還為未來提供了多種可能性。
通過天氣預報(包括極端災害天氣,如冰凍、雷電等)與設備運行預警相結合金風科技功率預測系
統能夠給運維檢修提供重要支撐,保障人員和設備運行安全,并幫助風電場合理安排運維計劃,減少不必要的安全風險和電量損失,提升運維效率。
除此之外,系統實現了對預報單元內的能源數據統籌管理,為現階段的電量交易提供了輔助支持,也成為后續現貨交易、市場競價數據和技術的重要儲備。
匯集二十余年能源領域經驗,以技術為本,以創新為核,金風科技愿憑企業之力,與客戶攜手并肩,共同迎接平價時代的到來。