如何讓風(fēng)電、光電功率預(yù)測(cè)更精確

經(jīng)過(guò)多年的努力，國(guó)網(wǎng)甘肅電力測(cè)風(fēng)測(cè)光網(wǎng)絡(luò)已初步建成。這是一個(gè)全力服務(wù)甘肅清潔能源健康發(fā)展的“情報(bào)網(wǎng)”，它可以全天候?qū)崟r(shí)收集甘肅河西走廊風(fēng)、光的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)、光資源的實(shí)時(shí)精確測(cè)量，提升了風(fēng)電、光電短期預(yù)測(cè)精確度，有效提高了清潔能源的發(fā)電。 

國(guó)網(wǎng)甘肅電力測(cè)風(fēng)測(cè)光網(wǎng)絡(luò)初步建成 

近年來(lái)，甘肅風(fēng)電發(fā)展迅猛。從2006年至今，全省風(fēng)電裝機(jī)量從6.4萬(wàn)千瓦增長(zhǎng)到703萬(wàn)千瓦，增長(zhǎng)近110倍;風(fēng)電發(fā)電量從0.99億度增長(zhǎng)到117億度，增長(zhǎng)近118倍。 

光伏發(fā)電近年來(lái)也快速發(fā)展，目前全省光伏發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)434萬(wàn)千瓦，加上已開(kāi)展前期工作的光伏項(xiàng)目，總裝機(jī)量近600萬(wàn)千瓦。甘肅已經(jīng)超過(guò)青海，成為國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模最大的省份。 

國(guó)網(wǎng)甘肅電力測(cè)風(fēng)測(cè)光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱潮緊密相隨。以前，測(cè)風(fēng)塔自動(dòng)氣象站多由氣象、環(huán)保部門建造，用于氣象觀測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)。近年來(lái)，政府、企業(yè)開(kāi)始投資興建測(cè)風(fēng)塔，以便獲取風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的第一手風(fēng)能資料。 

2008年之前，甘肅匯能公司在甘肅境內(nèi)建造了81座非實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)塔，集中于酒泉的瓜州、玉門等地。2009年至2012年間，國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院風(fēng)電技術(shù)中心結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)及測(cè)風(fēng)塔位置，挑選了其中27座非實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)塔進(jìn)行實(shí)時(shí)改造，并結(jié)合酒泉地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)的布局，進(jìn)行風(fēng)電基地的測(cè)風(fēng)塔布局，新建了10座實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)塔。截至目前，甘肅省共有37座實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)塔用于風(fēng)電超短期功率預(yù)測(cè)，測(cè)風(fēng)網(wǎng)初步形成。 

2010年之前，甘肅省僅有氣象部門建造的4座測(cè)光站。2012年開(kāi)始，國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院風(fēng)電技術(shù)中心依據(jù)每座測(cè)光站的監(jiān)測(cè)范圍，結(jié)合光伏電站的布局，進(jìn)行測(cè)光站布局，至今共建成15座測(cè)光站，分布于蘭州至酒泉的河西走廊之上，從而形成測(cè)光網(wǎng)。

測(cè)風(fēng)測(cè)光網(wǎng)形成后，測(cè)風(fēng)、測(cè)光數(shù)據(jù)經(jīng)由實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)塔、測(cè)光站采集，經(jīng)無(wú)線(GPRS)通道上傳至中心站，中心站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將它們上傳至內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器，為風(fēng)電、光電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供情報(bào)數(shù)據(jù)。功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)能對(duì)各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站進(jìn)行短期、超短期功率預(yù)測(cè)，得出未來(lái)15分鐘至4小時(shí)的風(fēng)電場(chǎng)功率出力，為風(fēng)電調(diào)度提供支撐。

國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院風(fēng)電技術(shù)中心近期還將新建7座測(cè)風(fēng)塔和6座全天空成像儀(用于計(jì)算天空云量，從而推算云層遮光率)，服務(wù)風(fēng)電、光電功率預(yù)測(cè)。 

目前，國(guó)網(wǎng)甘肅電力測(cè)風(fēng)測(cè)光網(wǎng)絡(luò)已初步建成，測(cè)風(fēng)、測(cè)光覆蓋率分別達(dá)到89%和94%，有效減少了棄風(fēng)、棄光電量，提升清潔能源的消納水平。

精準(zhǔn)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)支撐新能源科學(xué)調(diào)度

甘肅河西走廊風(fēng)力資源豐富，且大部分地區(qū)處于太陽(yáng)能輻射資源豐富區(qū)和較豐富區(qū)，擁有發(fā)展新能源得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。隨著風(fēng)電和光伏的大規(guī)模建設(shè)，截至2013年11月底，甘肅電網(wǎng)清潔能源裝機(jī)量占總裝機(jī)量的比重已過(guò)半，這使甘肅電網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化。

科學(xué)調(diào)度風(fēng)電和光電，已成為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的必要手段，而作為科學(xué)調(diào)度的支撐，對(duì)風(fēng)電、光電的功率進(jìn)行精確預(yù)測(cè)尤為重要。風(fēng)電、光電的功率預(yù)測(cè)，離不開(kāi)氣象數(shù)據(jù)的支撐，尤其在超短期(0~4小時(shí))預(yù)測(cè)上，必須要有實(shí)時(shí)的測(cè)風(fēng)、測(cè)光數(shù)據(jù)支撐。

短期風(fēng)電及光伏功率預(yù)測(cè)可借助數(shù)值天氣預(yù)報(bào)來(lái)進(jìn)行，但數(shù)值天氣預(yù)報(bào)一般是由氣象部門依據(jù)區(qū)域內(nèi)氣象站、氣象雷達(dá)、氣象船只等的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，每天分兩次進(jìn)行計(jì)算。由于每天只進(jìn)行兩次預(yù)測(cè)，所使用的觀測(cè)數(shù)據(jù)并不具有實(shí)時(shí)性。

同時(shí)，測(cè)風(fēng)、測(cè)光網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)測(cè)風(fēng)塔、測(cè)光站之間的相關(guān)性，計(jì)算出一定距離范圍內(nèi)未建測(cè)風(fēng)塔、測(cè)光站區(qū)域的風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站推算風(fēng)速及輻照，進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站出力超短期預(yù)測(cè)。另外，它也能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)測(cè)風(fēng)塔的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，修正某一測(cè)風(fēng)塔或某一區(qū)域的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互支撐。

國(guó)網(wǎng)甘肅電力通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)、測(cè)光網(wǎng)絡(luò)獲取的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行修正，得到更為精準(zhǔn)的預(yù)報(bào)結(jié)果，從而提高風(fēng)電、光電功率短期預(yù)測(cè)精度。

【小知識(shí)】

什么是測(cè)光站?

測(cè)光站即測(cè)光自動(dòng)氣象站，一般安裝于空曠無(wú)遮擋的房屋頂部，高度為2~3米處。通過(guò)配備的相關(guān)氣象設(shè)備，測(cè)光站能全天候不間斷地進(jìn)行太陽(yáng)光的全輻射、反射輻射、溫度、濕度、氣壓以及風(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)的采集，結(jié)果被記錄并存儲(chǔ)于安裝在測(cè)光站內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄儀中，并通過(guò)特定的通信方式傳輸?shù)街行恼竞筮M(jìn)行分析處理。

什么是測(cè)風(fēng)塔?

測(cè)風(fēng)塔即測(cè)風(fēng)塔自動(dòng)氣象站，一般架設(shè)在風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址內(nèi)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，測(cè)風(fēng)塔就是在不同層高加裝了風(fēng)速計(jì)、風(fēng)向儀以及溫濕度、氣壓監(jiān)測(cè)的塔形構(gòu)筑物，可以全天候無(wú)間斷地采集一定高度內(nèi)的風(fēng)速、風(fēng)向和適當(dāng)位置的溫度、濕度、氣壓等數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線或有線傳輸方式將風(fēng)資源數(shù)據(jù)傳至中心站，最終加以應(yīng)用。

測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)采集及傳輸同測(cè)光站類似，測(cè)風(fēng)塔與測(cè)光站采集的氣象數(shù)據(jù)也部分相同。但測(cè)光站主要采集的是太陽(yáng)光的全輻射和散射輻射以及組件溫度以應(yīng)用于預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其風(fēng)速、風(fēng)向的測(cè)量?jī)H為輔助數(shù)據(jù)，測(cè)量點(diǎn)距地面高度較低;測(cè)風(fēng)塔主要采集的是高度為10~100米的風(fēng)速風(fēng)向