利用風(fēng)、光資源發(fā)電，加快可再生能源替代，是推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要方面。黨的二十大報(bào)告明確指出，“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”。今年《政府工作報(bào)告》提出，“加快建設(shè)新型能源體系”。
風(fēng)光雖好，卻要“看天吃飯”，其發(fā)電功率預(yù)測(cè)已經(jīng)成為業(yè)界難題。隨著新能源規(guī)模和占比快速增加，新能源隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)的影響越來(lái)越大。如何降低新能源發(fā)電不確定性帶來(lái)的影響，提升電網(wǎng)運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性?近日，記者到廣東、廣西多地探訪，了解南方電網(wǎng)公司以數(shù)字技術(shù)破解新能源功率預(yù)測(cè)難題、助力新型能源體系建設(shè)的生動(dòng)實(shí)踐。
新能源發(fā)展持續(xù)提速
到2025年南方電網(wǎng)公司將推動(dòng)南方五省區(qū)新能源新增裝機(jī)容量1億千瓦左右
到2030年推動(dòng)南方五省區(qū)新能源再新增裝機(jī)容量1億千瓦左右
精準(zhǔn)監(jiān)測(cè) 一天96個(gè)時(shí)段每15分鐘“捕風(fēng)” 預(yù)測(cè)未來(lái)一周發(fā)電功率曲線
從廣西桂林全州驅(qū)車(chē)一路往東，經(jīng)過(guò)一個(gè)多小時(shí)的山路顛簸，記者來(lái)到位于東山瑤族鄉(xiāng)的六字界風(fēng)電場(chǎng)。
霧氣氤氳，能見(jiàn)度不到5米。即使在這種條件下，六字界風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上，25臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速、發(fā)電狀態(tài)仍一目了然。
“超短期功率預(yù)測(cè)，一天分為96個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段15分鐘。”六字界風(fēng)電場(chǎng)副場(chǎng)長(zhǎng)孫淼說(shuō)，每一個(gè)風(fēng)力發(fā)電廠都有不同高度的測(cè)風(fēng)塔，每臺(tái)風(fēng)機(jī)上還裝有一個(gè)小型氣象站，這些設(shè)備會(huì)把風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度實(shí)時(shí)傳至監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)超短期、短期，甚至未來(lái)一周的發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，再通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娋W(wǎng)調(diào)度部門(mén)。
廣西風(fēng)電與光伏裝機(jī)已突破1400萬(wàn)千瓦，占比超過(guò)全區(qū)統(tǒng)調(diào)裝機(jī)的30%，在廣東、廣西、云南、貴州、海南等南方五省區(qū)居前列。廣西電網(wǎng)公司桂林供電局電力調(diào)度控制中心主網(wǎng)調(diào)控一班副班長(zhǎng)李燕杰介紹，桂林作為廣西風(fēng)力資源較為豐富地區(qū)之一，已建成投運(yùn)了19座35千伏及以上的風(fēng)電場(chǎng)，總?cè)萘砍^(guò)227萬(wàn)千瓦，風(fēng)電場(chǎng)站數(shù)量和裝機(jī)容量均居廣西首位。
陣風(fēng)、來(lái)回折返的風(fēng)，都是風(fēng)機(jī)發(fā)電功率預(yù)測(cè)中的難點(diǎn)。“廣西的陸地風(fēng)電場(chǎng)大都建在丘陵地區(qū)。為解山地風(fēng)電功率預(yù)測(cè)難題，廣西建立了針對(duì)性的氣象預(yù)報(bào)風(fēng)速修正模型，采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，將風(fēng)速預(yù)測(cè)偏差降低30%。”廣西電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心水電及新能源科經(jīng)理卓毅鑫說(shuō)，通過(guò)不斷優(yōu)選氣象源與算法組合，開(kāi)展多模型融合進(jìn)行功率預(yù)測(cè)，大幅提升了預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)度。
能源場(chǎng)站的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、自主可控的南網(wǎng)氣象模式預(yù)報(bào)以及各級(jí)調(diào)度部門(mén)對(duì)預(yù)測(cè)模型的不斷優(yōu)化，多源數(shù)據(jù)的融合和利用，成為南方電網(wǎng)公司利用數(shù)字技術(shù)開(kāi)展新能源功率預(yù)測(cè)的“寶藏”。
海量數(shù)據(jù)支撐多維度的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、預(yù)判。2022年，南網(wǎng)總調(diào)聯(lián)合南網(wǎng)科研院正式發(fā)布新能源多時(shí)空尺度精確預(yù)測(cè)培育計(jì)劃，在平臺(tái)上接入近800座新能源場(chǎng)站信息、3萬(wàn)多個(gè)發(fā)電單元，超8億條氣象數(shù)據(jù)，建立了覆蓋南方五省區(qū)的網(wǎng)、省、地一體化協(xié)同預(yù)測(cè)場(chǎng)景、機(jī)制及評(píng)價(jià)體系，可滿足多時(shí)空尺度新能源功率預(yù)測(cè)測(cè)試需求。
當(dāng)前，南方電網(wǎng)公司正依托南網(wǎng)數(shù)據(jù)中心大數(shù)據(jù)與南網(wǎng)云高并發(fā)資源，集成10多種AI算法，針對(duì)復(fù)雜山區(qū)地形或轉(zhuǎn)折性天氣功率波動(dòng)頻率大等情況，開(kāi)展分鐘級(jí)的超短期精細(xì)化功率預(yù)測(cè)技術(shù)探索。
提前預(yù)判 多能互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)削峰填谷 保障電網(wǎng)安全和電力供應(yīng)
新能源發(fā)電量的“上躥下跳”，對(duì)電力供應(yīng)和電網(wǎng)安全帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。
廣西是南方五省區(qū)受天氣影響最為復(fù)雜的省份。2022年，廣西累計(jì)發(fā)生39天風(fēng)電出力超過(guò)500萬(wàn)千瓦的大風(fēng)天氣。
“風(fēng)太小，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)不動(dòng);風(fēng)速超過(guò)20米/秒，風(fēng)機(jī)也會(huì)自動(dòng)切出。”桂林全州黃花嶺風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維值班員趙英杰說(shuō)，自己每天都會(huì)查看發(fā)電功率預(yù)測(cè)曲線，看下這個(gè)月還能發(fā)多少電。
3月13日凌晨，受強(qiáng)冷空氣影響，廣西風(fēng)電最大出力超過(guò)700萬(wàn)千瓦，最大負(fù)荷率達(dá)到75%。而13日白天，隨著冷空氣過(guò)境，風(fēng)電出力大幅下降，至27萬(wàn)千瓦，日內(nèi)風(fēng)電波動(dòng)幅度達(dá)到692萬(wàn)千瓦，接近日用電負(fù)荷的三分之一，且呈現(xiàn)完全“反調(diào)峰”特性：夜間出力大，白天用電高峰負(fù)荷時(shí)風(fēng)電出力小。
“當(dāng)天，我們的風(fēng)電預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到98%。”卓毅鑫說(shuō)，在提前預(yù)判后，廣西電網(wǎng)公司通過(guò)優(yōu)化區(qū)內(nèi)水電、火電出力曲線，在風(fēng)電大發(fā)時(shí)按最小出力運(yùn)行全力吸納風(fēng)電，在風(fēng)電減少過(guò)程中全力頂峰發(fā)電，同時(shí)在高峰用電時(shí)爭(zhēng)取到580萬(wàn)千瓦電力支援，有力保障了電力供應(yīng)平穩(wěn)有序。
區(qū)別于集中式新能源，分布式新能源點(diǎn)多面廣、分布散亂，實(shí)時(shí)出力與出力預(yù)測(cè)向來(lái)是行業(yè)重視的課題。大數(shù)據(jù)挖掘分析，正成為南方電網(wǎng)公司提升新能源實(shí)時(shí)掌控水平的有力手段。
佛山是廣東制造業(yè)大市，工業(yè)用戶對(duì)分布式光伏報(bào)裝意愿大，越來(lái)越多的新能源用戶接入佛山電網(wǎng)。目前，佛山地區(qū)光伏新能源用戶已超1.5萬(wàn)戶、光伏裝機(jī)總?cè)萘恳殉?50萬(wàn)千瓦。
在“以新能源為主體新型配電網(wǎng)管控系統(tǒng)”上，佛山市所有分布式光伏項(xiàng)目的實(shí)時(shí)發(fā)電狀態(tài)、歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、未來(lái)出力預(yù)測(cè)情況等一覽無(wú)遺。
“光伏發(fā)電主要靠太陽(yáng)，突然來(lái)一朵云，發(fā)電量就會(huì)有很大的變化。”廣東電網(wǎng)公司佛山供電局配網(wǎng)調(diào)度值班員鄺梓佳說(shuō)，“我們基于大數(shù)據(jù)分析管理思路，底層關(guān)聯(lián)了南方電網(wǎng)公司統(tǒng)一部署的營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)以及生產(chǎn)運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)海量分布式光伏出力智能實(shí)時(shí)測(cè)算和預(yù)測(cè)。”簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)在光伏項(xiàng)目上安裝光伏輻照儀，將輻照度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回到配網(wǎng)主站，再通過(guò)大數(shù)據(jù)算法分析，推算出附近低壓工業(yè)和居民光伏用戶的實(shí)時(shí)發(fā)電情況。
“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，未來(lái)新能源發(fā)展將持續(xù)提速。到2025年，南方電網(wǎng)公司將推動(dòng)南方五省區(qū)新能源新增裝機(jī)容量1億千瓦左右;到2030年，推動(dòng)南方五省區(qū)新能源再新增裝機(jī)容量1億千瓦左右。
“為支撐未來(lái)海量新能源并網(wǎng)和消納，南方電網(wǎng)公司將持續(xù)開(kāi)展新能源多時(shí)空尺度精確預(yù)測(cè)培育計(jì)劃，用人工智能組合預(yù)測(cè)的技術(shù)路徑，不斷提升新能源功率預(yù)測(cè)的精度。”南網(wǎng)總調(diào)水電及新能源處主管鄧韋斯說(shuō)。目前，南方電網(wǎng)公司正加快數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)，以數(shù)字化引領(lǐng)綠色化發(fā)展，持續(xù)提升新能源消納水平和能源綜合利用效率，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
南網(wǎng)報(bào)記者 黃勇華 林蓉蓉 徐春林 代進(jìn) 通訊員 孔德淇 梁磊 陸冬琦 莫曉姣 陸國(guó)輝
評(píng)論