近日，國家能源局西北能源監(jiān)管局以及新疆監(jiān)管辦公室、甘肅能源監(jiān)管辦陸續(xù)公布了2019年1季度部分月份的“兩個(gè)細(xì)則”考核補(bǔ)償情況。以1月-2月份數(shù)據(jù)為例，統(tǒng)計(jì)風(fēng)功率預(yù)測考核結(jié)果顯示，西北地區(qū)風(fēng)電場月度平均考核分為200分（打3折后結(jié)果），同比2018年1月-2月份的97分，落實(shí)到新能源發(fā)電企業(yè)的考核金額將增長一倍。

2018年12月，西北能監(jiān)局頒布《西北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》 和《西北區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》（以下簡稱新細(xì)則）。新細(xì)則大幅增加了對風(fēng)功率預(yù)測考核的占比和標(biāo)準(zhǔn)，完善了對短期預(yù)測的考核方法，增加了對超短期預(yù)測及可用功率的考核內(nèi)容。風(fēng)功率預(yù)測性能不達(dá)標(biāo)電場，月度單位容量考核扣分折算費(fèi)用上限增加到了8萬元/MW。

面對如此嚴(yán)峻的考核壓力，多數(shù)發(fā)電企業(yè)意識到，進(jìn)一步提升風(fēng)電場站的功率預(yù)測精度及管理水平，降低考核分?jǐn)?shù)，已經(jīng)是當(dāng)前風(fēng)電精益化管理的首要任務(wù)。

新能源功率預(yù)測技術(shù)亟待加強(qiáng)

截至2018年底，西北區(qū)域新能源裝機(jī)占比西北全網(wǎng)35.47%，超過區(qū)域電源容量的三分之一。新能源的快速發(fā)展，對并網(wǎng)風(fēng)電場穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。然而在如何提升風(fēng)電場功率預(yù)測精準(zhǔn)度上，還存在科學(xué)局限及技術(shù)難點(diǎn)。

一方面，風(fēng)電機(jī)組的出力首先主要受到風(fēng)速變化的影響，準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)速變化成為精準(zhǔn)功率預(yù)測的前提。

“需要注意的是，風(fēng)機(jī)出力并不會隨著風(fēng)速線性增大而增加，恰恰是在起風(fēng)到風(fēng)機(jī)滿發(fā)這個(gè)階段的風(fēng)速變化，而風(fēng)速變化對風(fēng)機(jī)出力影響最大。”金風(fēng)科技?xì)庀蠹肮β暑A(yù)測產(chǎn)品總監(jiān)馬輝說，“也就是說，如何準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)速起停變化及風(fēng)速爬坡下降特性是一個(gè)很大的技術(shù)難題”

另一個(gè)難點(diǎn)，則是通過氣象要素轉(zhuǎn)換為功率的模型調(diào)優(yōu)。風(fēng)電場風(fēng)機(jī)出力受多種因素影響，其中有自然因素，也有人為因素，不同風(fēng)電場及不同機(jī)組，由于所處地理位置、氣候特點(diǎn)、不同管理水平等共同作用下，使其不可能存在完全一樣的功率曲線。為每個(gè)機(jī)組、每個(gè)電場建立專有預(yù)測模型并持續(xù)不斷優(yōu)化，是提高功率預(yù)測精度的重要及有效手段，也是目前存在的重要技術(shù)難點(diǎn)之一。

2018年7月，金風(fēng)了解到西北某業(yè)主苦于2個(gè)并網(wǎng)電場的月度考核持續(xù)處在考核倒數(shù)序列的情況。在嚴(yán)峻的考核形勢和業(yè)主的質(zhì)疑下，金風(fēng)功率預(yù)測團(tuán)隊(duì)迎難而上，率先在該業(yè)主考核最嚴(yán)重的這兩個(gè)場站部署了金風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)，應(yīng)用了先進(jìn)的集合氣象預(yù)報(bào)MENS技術(shù)以及定制化的功率預(yù)測模型。

在系統(tǒng)運(yùn)行期間，現(xiàn)場出現(xiàn)問題時(shí)，技術(shù)支持人員都會在一天內(nèi)趕到解決問題，保證日上報(bào)率達(dá)到100%。同時(shí)，建立了客戶溝通微信群，隨時(shí)響應(yīng)和解決電場值班人員的問題。正是這種頂住壓力、專注務(wù)實(shí)的精神換來了殷實(shí)的碩果——2019年1季度，在近百個(gè)場站的考核中，這兩個(gè)場站月度排名穩(wěn)定在前10和前30名，從倒數(shù)提升至中上水平。這個(gè)來之不易的結(jié)果給了業(yè)主一個(gè)滿意的答復(fù)。

為每提升1%的預(yù)測精準(zhǔn)度持續(xù)努力

有數(shù)據(jù)顯示，歐洲的風(fēng)功率預(yù)測準(zhǔn)確率整體可達(dá)到90%以上，而中國部分地區(qū)的預(yù)測準(zhǔn)確率還未到80%。那么，對于功率預(yù)測技術(shù)正處于提升和突破階段的國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)來說，提升準(zhǔn)確度的關(guān)鍵在哪里？

馬輝指出，精準(zhǔn)的風(fēng)電功率預(yù)測取決于三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的突破：氣象預(yù)報(bào)技術(shù)的提升、功率預(yù)測模型算法以及優(yōu)秀的系統(tǒng)管理維護(hù)。

在氣象預(yù)報(bào)技術(shù)提升方面，金風(fēng)從微尺度模擬、集合預(yù)報(bào)MENS以及混合氣象訂正WCP三個(gè)方面進(jìn)行，并基于該技術(shù)支撐，自主研發(fā)構(gòu)建了“金風(fēng)新能源氣象預(yù)報(bào)平臺”，集數(shù)據(jù)積累和迭代優(yōu)化功能于一身，使得金風(fēng)氣象預(yù)測技術(shù)得到了實(shí)質(zhì)化的提升。

（1）氣象微尺度技術(shù)

復(fù)雜山地和丘陵地形風(fēng)電場的功率預(yù)測，一直是新能源預(yù)測行業(yè)的重點(diǎn)研究難題。如何消除微觀小氣候?qū)︼L(fēng)功率預(yù)測的影響，提高短期氣象和功率預(yù)測的準(zhǔn)確性，已成為亟需解決的問題。金風(fēng)通過集中改善及優(yōu)化多尺度混合模式（包括WRF及CALMET模式）的設(shè)置及地形動(dòng)力學(xué)參數(shù)化模塊，并結(jié)合測風(fēng)塔和風(fēng)機(jī)觀測資料進(jìn)行對比檢驗(yàn)，綜合評估，持續(xù)改進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)提升復(fù)雜地形地區(qū)的風(fēng)場模擬精度至100m*100m，助力功率預(yù)測準(zhǔn)確率的進(jìn)一步提升。

(2)先進(jìn)的集合預(yù)報(bào)技術(shù)MENS

金風(fēng)基于美國全球預(yù)報(bào)產(chǎn)品GFS、歐洲中心全球模型預(yù)報(bào)產(chǎn)品ECMRF、歐洲中心集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品ECENS、和本地業(yè)務(wù)運(yùn)行的風(fēng)電確定性中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，根據(jù)各預(yù)報(bào)產(chǎn)品的空間分辨率和特征，綜合考慮本地業(yè)務(wù)模式運(yùn)行環(huán)境和資源條件，進(jìn)行本地化區(qū)域模式參數(shù)方案的優(yōu)化設(shè)置，同時(shí)，利用反距離加權(quán)、克里金插值等統(tǒng)計(jì)學(xué)插值方法，生產(chǎn)針對風(fēng)電場級的多氣象源集合預(yù)報(bào)。

（3）混合氣象訂正技術(shù)WCP

基于電場級的多源氣象源預(yù)報(bào)資料，利用彈性網(wǎng)絡(luò)、K臨近點(diǎn)、支持向量機(jī)、線性回歸等多種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，建立多種混合訂正模型，通過模型選擇和均方根誤差評價(jià)等方法選擇最優(yōu)模型。通過對多氣象源集合預(yù)報(bào)進(jìn)行混合訂正，為每個(gè)電場輸出至少2種訂正數(shù)據(jù)源。在實(shí)際應(yīng)用中，以指標(biāo)最優(yōu)統(tǒng)計(jì)采納率，金風(fēng)訂正數(shù)據(jù)源采納率超過70%，訂正效果明顯。

在功率預(yù)測模型算法方面，金風(fēng)從數(shù)據(jù)特征挖掘、差異化建模方案和多算法、增量式模型及參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化三方面進(jìn)行，自主研發(fā)打造了“金風(fēng)自動(dòng)模型訓(xùn)練和預(yù)測平臺（ATP）”,將人工經(jīng)驗(yàn)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法有機(jī)結(jié)合，有效提升建模效率和預(yù)測精度。

（1）基于海量數(shù)據(jù)聚類分析的功率預(yù)測建模技術(shù)

以新能源場站數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用發(fā)電功率的日相似性對原始樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)合關(guān)聯(lián)規(guī)則分析、聚類分析等數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提取不同維度下的發(fā)電規(guī)律及特征不斷矯正和優(yōu)化預(yù)測結(jié)果。

（2）單電場分區(qū)域、分模塊和多參量輸入的建模預(yù)報(bào)

針對風(fēng)場覆蓋范圍廣、地形復(fù)雜、風(fēng)機(jī)類型多樣化的情況，通過單一尋求數(shù)值天氣預(yù)報(bào)NWP與整場實(shí)際功率之間的映射關(guān)系已經(jīng)無法滿足基本的精度要求。金風(fēng)根據(jù)地形與風(fēng)機(jī)分布的特點(diǎn)將預(yù)報(bào)范圍劃分為不同的子區(qū)域，通過多參量數(shù)據(jù)（風(fēng)速、風(fēng)向、空氣密度、溫度、濕度、氣壓等）分析，采用分區(qū)域或分模塊的建模方式進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)多參量組合輸入預(yù)測模型，形成不同的預(yù)測方案。

（3）多算法、增量式模型和參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化

單一預(yù)測算法、離線定期更新預(yù)測模型的方式無法滿足大量新能源場站同時(shí)預(yù)測的需求。金風(fēng)打造的自動(dòng)模型訓(xùn)練和預(yù)測平臺ATP，為每個(gè)電場配置有效預(yù)測算法超過10種，并具備在線模型優(yōu)化的能力，有助于各電場獲得更為精確的功率預(yù)測模型。

在系統(tǒng)管理維護(hù)方面，金風(fēng)按照所服務(wù)項(xiàng)目的分布，建立片區(qū)服務(wù)團(tuán)隊(duì)，以項(xiàng)目經(jīng)理制提供屬地化的系統(tǒng)運(yùn)維服務(wù)。系統(tǒng)維護(hù)團(tuán)隊(duì)提供1天到場服務(wù)支持、專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)提供7*24小時(shí)的遠(yuǎn)程技術(shù)支持。

在全面提升技術(shù)先進(jìn)性后，金風(fēng)功率預(yù)測產(chǎn)品結(jié)果更為精準(zhǔn)。據(jù)2019年第一季度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)用金風(fēng)功率預(yù)測解決方案的寧夏、甘肅、新疆風(fēng)電場，單位容量考核分?jǐn)?shù)(分/MW)分別低于全省平均的13.3%、14%、13.2%。

新能源場站經(jīng)濟(jì)效益提升新途徑

可以說，提升新能源場站的功率預(yù)測準(zhǔn)確度不但提升電網(wǎng)友好水平，另一方面對于場站本身來說有莫大的裨益。

功率預(yù)測準(zhǔn)確率高，考核分?jǐn)?shù)就會比較低，風(fēng)電場管理的精益化程度就會隨之提高；另一方面，未來電力市場化交易將進(jìn)一步放開，電價(jià)的定制依賴于準(zhǔn)確的產(chǎn)量預(yù)測，精準(zhǔn)化的功率預(yù)測將成為重要的談判籌碼。

當(dāng)前，金風(fēng)科技已服務(wù)國內(nèi)外800+新能源電場，包括風(fēng)電場、光伏電場、分散式等，累計(jì)服務(wù)容量達(dá)60GW。同時(shí)為30多家發(fā)電企業(yè)提供區(qū)域或集團(tuán)級的集中功率預(yù)測服務(wù)。另外，與省、地市級電網(wǎng)公司合作，提供電網(wǎng)主站綜合功率預(yù)測服務(wù)。金風(fēng)科技功率預(yù)測解決方案的成效及專業(yè)的服務(wù)體驗(yàn)，受到了市場客戶的認(rèn)可，市場占有率排名也進(jìn)入行業(yè)前列。

風(fēng)電長跑路，金風(fēng)科技功率預(yù)測的研發(fā)團(tuán)隊(duì)們始終不忘初心，砥礪奮進(jìn)，為每提升1%的預(yù)測精準(zhǔn)度而持續(xù)努力。