为什么孔明风功率预报在考核最严格省份占有率第一?
作者:远景能源 2018/12/09 浏览:3811 头条

西北地区远离负荷中心,弃风限电情况较为严重,风光功率预报准确度对电网调配省内发电能力,跨区现货交易,降低弃风弃光率至关重要,因此国家能源局各区能监办发布双细则,考核日前功率预报准确率。然而,由于气候、观测条件、技术等等因素,西北地区整体功率预报准确度偏低,以单位千瓦考核罚款最严重的甘肃为例,截至2018年上半年,考核金额就已超过6600万元。

 

全国各地区平均功率预测准确度及考核罚款地图

 

2017年,远景孔明风功率预报系统首次进入甘肃市场,短短一年的发展后,市场占有率达到甘肃省第一位。据统计,各风场在切换到孔明风功率预测后,平均准确率提升6.06%,在甘肃省内准确度排名提升28名。在甘肃电网最新发布的全省十大友好型风场中,远景孔明预报风场占居6席。

 

按电网每月公开发布各风场与准确率文件:

 

在瓜州地区,各风场切换孔明前3个月,平均月考核罚款13.6万元,切换后8个月平均月考核罚款10.4万元,降低23.5%,共计节省罚款超过150万元。

 

以750kV敦煌变下某风场为例,风场装机容量201MW,替换孔明功率预测系统前功率预测的准确率仅有72.30%,排名全省倒数,每月均为满考核20万元,年考核金额240万元。替换孔明功率预测系统后,功率预测精度达到82.06%,月考核分降低至58分,罚款金额为5.8万,预计全年节省罚款在70%以上。

 

在陇东地区,各风场切换孔明前5个月,平均月考核为满考核,考核原表57.6万元/月,切换后降至满考核以下,平均月考核罚款27.5万元,降低超过100%。

 

以330kV木钵变下某风场为例,装机容量为400MW,在替换孔明功率预测系统前,整个风场功率预测精度只有78%左右,每月均为满考核40万元,全年罚款超过420万。替换了孔明功率预测系统后,功率预测精度提升到88.93%,月节省罚款超过17万元。

 

在民勤地区,各风场切换孔明前3个月,平均月考核罚款25万元,切换后3个月月平均罚款15.4万元,平均全年预计节省超过240万元。

 

以750kV河西变下某风场为例,2017年,该风场功率预测精度平均只有74%左右,每个月均为满考核40万元,全年罚款逾400万元。部署远景孔明风功率预测产品后,根据甘肃电网发布的考核文件,准确率提升8%,全年可累计节省罚款超过200万元。

 

此外,孔明光功率预报系统也在甘肃地区实现了连续十个月无准确度考核罚款。

 

气象预报误差是影响功率预报准确度最大的因素。

 

远景采购全球最领先七大国家与商业气象机构的气象预报数据,但不幸发现各大气象机构的日前风速预报偏差均在2.5m/s以上,西北地区更是高达2.9m/s以上,风机输出功率误差能超一倍多,直接导致了西北地区的低准确度。而风速预报的误差如果每降低0.1m/s,功率预测精度能够提升1%。

 

2.5m/s风速误差,对一台风机意味着50%的出力误差

 

西北地区气象预报准确度低、难度大主要出于以下原因:

 

1.   西北区域气象观测站稀疏,单位平方公里气象观测站数量仅为东部区域1/5,气象观测数据的覆盖面积小,模型分析缺少有效输入。

 

2.   西北地区幅员辽阔,多种地形并存,且长期以来都不是气象研究的重点区域,因此气象特征的识别缺少技术积累。

 

3.   西北地区处于干旱半干旱地区,昼夜温差大,白天的热对流和夜间的辐射降温物理过程迥异,容易出现小尺度强阵风现象,难以被中尺度模式捕捉到,是模式预报的难点之一。

 

4.   季节转换期间,冷暖空气转换频繁,地面温度变化剧烈,普通模式难以准确反映地面和低层大气的质量、热量,导致模式预报误差偏大。

 

为解决行业挑战,远景在美国科罗拉多成立了空气动力学中心,在新加坡成立了全球气象研发中心,拥有着超过40位全球顶级的气象与流体专家,自主开发孔明“东风”数值气象预报,为每个风机和光伏电站定制自己的气象预报。

 

孔明“东风”气象预报,每天凌晨2点收到全球各大气象中心发布的气象预报背景场数据,依托”太湖之光”和“天河二号”国家超算中心的强大计算能力,3000核并行运算WRF大气动力学模型,每天早晨6点前向各风场发布水平分辨率1x1km、垂直分辨率100米、时间分辨率15分钟的数值气象预报,各风场将风速预报通过机器学习算法转换为未来24小时功率预报,并于8点前自动准时上报电网。

 

 

针对西北地区气象观测站稀少,气象观测数据不足的现状,远景研发了GPS掩星技术。由于大气中温度湿度的不同不仅会产生不同的气压,还会改变大气层的折射率。通过GPS信号时差计算出大气折射率,再通过机器学习反演出大气中的水汽、温度和气压状况,而风就是由气压差产生,这等效于在大气层中布满传感器,获得更多观察测数据。将GPS信号反演的结果输入资料同化平台后,显著优化气象模式参数,输出更准确的超短期与短期预报。

 

全国地面观测站分布图与GPS掩星技术

 

目前,孔明为西北地区各风场定制的平均日前风速预报误差降已经低至1.9m/s,全面超越全球最领先的三家气象机构,成为西北地区最准风速预报。

 

全球前三气象机构与孔明风速预报误差

 

2018年12月,西北能监局发布了新的《西北区域发电厂并网运行管理实施细则》,各省陆续正式运行。新版两个细则对功率预测的要求更加严格,旨在推动各新能源场站提高功率预测的准确率,为电网合理制定发电计划提供更准确的数据基础,有效配合陆续投运的跨区对外输电通道,更好地支持跨区现货交易,实现新能源发电量和发电占比“双升”,弃电量和弃电率“双降”的目标。挑战创造机遇,孔明功率预测系统在新形势下,将积极响应时代要求,持续大力投入风光新能源气象预报研发,与电网及各新能源场站一起,为更有效利用跨区通道与现货交易,为西北地区新能源弃风弃光率降至红线以下,新能源电站建设早日重新开工承担力所能及的责任。

                   
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