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探路风电预报

http://www.gkong.com 2014-03-10 16:45 来源:《能源》

  为确保电网在安全稳定运行条件下尽可能多接纳风电,风电预报的重要性愈发突出。然而,国内风电预报仍面临预报准确率偏低、电网考核机制不完善等问题。

  在风电领域,风电预报并不是一个新鲜名词。风电预报是较为口语化的说法,更为专业化的表述方式是风电功率预测预报。所谓风电功率预测预报,就是风电场经营企业根据气象条件、统计规律等技术和手段,提前对单个风电场或风电场群未来一段时间的发电功率或出力情况进行分析预报,向电网调度机构提交预报结果,以提高风电场与电力系统协调运行的能力。

  由于风电本身具有波动性、间歇性,当风电在电网中占比提升到一定比例之后,会对电网的运行安全产生风险。如何在保障电网安全稳定运行的条件下尽可能多接纳风电,是行业内一直在探讨的问题。在这种情况下,风电预报应时而生。

  其实,早在2005年,中国风电进入起步阶段时,国内就已经开始关注风电预报了,但那时针对风电预报的一些研究走入了误区,真正确定风电预报研究方向、技术路线是在2007年,到了2011年风电预报才大规模开展起来。

  2011年6月,国家能源局发布《风电场功率预测预报管理暂行办法》,要求所有并网运行的风电场均应具备风电功率预测预报的能力,并按要求开展风电功率预测预报。

  根据国家能源局《风电功率预报与电网协调运行实施细则》规定,电网调度机构也应该建立覆盖整个调度管辖区的风电功率预测系统,开展电力系统风电功率预测工作。中国电科院新能源研究所资源评价与功率预测研究室主任冯双磊说:“风电场和电网公司都安装风电功率预测系统,一方面有利于预测结果的相互校验,使电网公司制定的发电计划更加完备、可靠;另一方面也可以避免因系统软硬件故障导致电网公司做不了发电计划,起到互备的作用。”

  无论是站在电网公司还是风电场开发企业的角度来看,开展风电预报都颇有好处。“由于风电预报能够提高风电的可预见性,电网可以明确认知区域内风电发电预期,从而科学制定发电计划,进行电力调度。而风电场开发企业也可以利用风电预报选择风力较小的天气合理安排风电机组设备的检修,尽可能减少因风电机组检修无法发电带来的发电量损失。”龙源电力可再生能源研究发展中心主任吴金城说道。

  开放的市场

  2011年6月以前,除了一些风电场小范围地安装了相关的预测预报系统之外,绝大部分风电场都没有安装。“自能源局《风电场功率预测预报管理暂行办法》出台之后,仅龙源电力,就有100多个风电场需要安装风电功率预测系统。”中能电力科技开发有限公司风电技术开发部副主任孟凯锋告诉记者说。该公司是龙源电力的子公司,负责龙源风电场风电功率预测系统的实施建设。

  一时间,风电功率预测系统成了抢手货。见此良机,风电技术服务商、风电设备制造商、风电开发商以及相关科研机构纷纷研发风电功率预测系统,争抢风电预测市场的“蛋糕”。

  据记者统计,目前国内主要的几家功率预测服务商有中国电科院、东润环能、中能电力、兆方美迪、国能日新、北京华软恒信、南瑞科技、华北电力大学、风脉(武汉)公司等,同时也有多家国际型企业在国内提供预测预报服务。

  中国电科院是最早进行风电功率预测系统研发的机构,2008年研制出我国第一套具有完全自主知识产权的风电功率预测系统并投入运行。“截至2013年12月,中国电科院已经完成20套网省电力公司风电功率预测系统,以及近200套风电场端功率预测系统的开发,对应风电装机容量超过6000万千瓦。”冯双磊向《能源》杂志记者介绍说。

  一些大型发电集团资金雄厚,研发能力强,自然也会涉及风电功率预测系统的研发。以国内最大的风电开发企业龙源电力为例,“截至目前,龙源的风电功率预测系统已在中国吉林、河北、宁夏、甘肃、新疆、江苏、福建等13个省市、52个风电场实施推广,产品具有完全自主知识产权。”吴金城自豪地向记者介绍说。

  依托气象数据方面的优势,国内气象部门也投入到风电功率预测系统的研发中。据了解,中国气象局公共气象服务中心开发的风电功率预测产品已在甘肃、宁夏、云南、内蒙古、陕西、广东等省(自治区)的100多个风电场进行应用。

  “目前,风电功率预测系统初装费已经从原来的80万到100万元,降到了现在的五六十万元。”东润环能市场部经理韩东升说。“风电市场的不断扩大以及风电预测产品的广泛运用,分摊了原始的技术投资成本,风电预测产品的价格随之下降。另一方面,技术的不断革新也会带来产品成本的下降。”

  中国气象局公共气象服务中心资源环境与工程气象室主任杨振斌说,目前从事风电功率预测技术研究和系统开发的机构较多是一件好事,说明风电功率预测是一个开放的市场,有利于技术进步和服务质量的提高。但是,如此众多的力量、资源参与,确实也存在水平良莠不齐的情况,会有一个遵循市场规律、优胜劣汰过程。

  对此,多位风电开发商建议道,希望国家能成立风电功率预测产品认证机构,对产品的质量和性能进行详细定义和检测,给出产品资质认证鉴定,通过此鉴定的企业,方可在行业内推广、销售功率预测产品。

  偏低的准确率

  《风电功率预测预报考核办法》中规定,风电场月平均风电功率预测预报准确率应达到80%以上。但是,目前的情况是,我国风电功率预测的准确率仍然偏低,并非所有风电场预报的准确率都能满足要求。而且,“即使准确率达到80%,也意味着10万千瓦的风电场仍有2万千瓦的预测偏差,这种偏差在风电负荷低谷时段将更加严重,如果按风电预测曲线安排发电计划将面临较大的风险。”一位风电开发商这样说道。

  多位专家指出,影响风电场风电功率预测准确率的因素有很多,但数值天气预报的影响最大。“数值天气预报预测的是风速、风向、气温、气压等气象数据,是风电场开展风电功率预测的基础和输入,能否得到准确的数值天气预报对风电功率预测准确率有很大影响。但是,近地面的风速数值预报难度很大。”中国气象局风能太阳能资源评估中心首席专家朱蓉说。

  目前我国很多风电场都建在边远地区,地形差异较大,短时间会有风的快速变化,而“风电功率与风速的3次方相关联,在这种情况下,如果风速多预报了10%,风电功率的预报就会增加30%。”冯双磊对《能源》杂志记者说。另外,“个别风电场,由于小气候比较复杂,风电功率预测在某些时段的准确率要想达到80%以上还是比较困难的。”

  除了数值天气预报,风电功率预测方法也可能会影响预测的准确率。目前国内主要采用的物理方法和统计方法,对数据都有很高要求。如果数据本身不是很完整,或者经过人为影响,或者得到的数据是错误的,都会影响到风电功率预测结果的准确度。

  同时,数据源(气象源)也会对预测的准确率造成影响。“总体来说,欧洲和美国的风电功率预测准确率要比我国高一些。比如欧洲,有很多商业性的公司能够提供气象服务,气象方面的数据可以有偿或无偿共享,通过整合数据源能够提高预测的准确性。而在我国,社会上能够提供气象服务的机构除了气象部门之外基本上就没有了。而且在处理这些数据的技术上,我国较欧美也有差距。”吴金城说。

  业界呼吁,要整合社会资源,充分发挥气象局、科研机构、高校、企业的力量,加强基础学科的建设,全面提升核心技术实力,提高国内预测预报的准确率。

  除了风电功率预测准确率的问题,电网公司对于风电功率预测的考核体系也并不完善。首先,各地电网公司考核标准不统一,有些电网公司考核过严。

  《能源》杂志记者得到的一份各省电网公司考核办法显示,全国各地的电网公司对于风电场风电功率预测的考核方式不尽相同,例如,对于限电时段,河北省、江苏省电网公司不纳入考核,而甘肃省电网公司则不论是否限电,均按全天96个时间节点考核。

  开发商建议,国家应成立公正的考核机构,出台合理的考核办法,建立公开的考核体系,增加考核的透明度,促进功率预测产品的持续完善,更好地为新能源服务。

  其次,有些电网公司对风电功率预测的考核结果并没有一个较为公开透明的发布机制,要么没有考核发布系统,要么考核精度及相关数据发布不及时,导致风电场很难核对数据,知晓误差产生的具体原因,也就无从着手提高预测的准确率。“电力调度机构是否可以建设一个风电功率预测上报结果公布平台,按日公布预测准确率,给我们改进的空间呢?”孟凯锋建议道。

  风电开发商透露,有些电网公司违反能源局的规定,以风电功率预测的准确率作为扣罚上网电量或者进行限电排序的标准。这种情况多发生在北方限电严重的地区,究其原因,主要是没有机构对电网公司进行监督。

  此外,据记者了解,在南网调度范围内,有些省市由于电网装机负荷大,风电发电量比较小,消纳不存在问题,个别风电场和电网端没有建立风电功率预测系统,电网公司也没有对风电场进行考核。对此,多位专家表示,即使是风电并网暂时不存在问题的地区,也很难保证以后没有风电消纳问题。

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