探路風(fēng)電預(yù)報(bào)

王佳麗

在風(fēng)電領(lǐng)域，風(fēng)電預(yù)報(bào)并不是一個(gè)新鮮名詞。風(fēng)電預(yù)報(bào)是較為口語化的說法，更為專業(yè)化的表述方式是風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報(bào)。所謂風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報(bào)，就是風(fēng)電場經(jīng)營企業(yè)根據(jù)氣象條件、統(tǒng)計(jì)規(guī)律等技術(shù)和手段，提前對單個(gè)風(fēng)電場或風(fēng)電場群未來一段時(shí)間的發(fā)電功率或出力情況進(jìn)行分析預(yù)報(bào)，向電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)提交預(yù)報(bào)結(jié)果，以提高風(fēng)電場與電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的能力。

由于風(fēng)電本身具有波動性、間歇性，當(dāng)風(fēng)電在電網(wǎng)中占比提升到一定比例之后，會對電網(wǎng)的運(yùn)行安全產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。如何在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的條件下盡可能多接納風(fēng)電，是行業(yè)內(nèi)一直在探討的問題。在這種情況下，風(fēng)電預(yù)報(bào)應(yīng)時(shí)而生。

其實(shí)，早在2005年，中國風(fēng)電進(jìn)入起步階段時(shí)，國內(nèi)就已經(jīng)開始關(guān)注風(fēng)電預(yù)報(bào)了，但那時(shí)針對風(fēng)電預(yù)報(bào)的一些研究走入了誤區(qū)，真正確定風(fēng)電預(yù)報(bào)研究方向、技術(shù)路線是在2007年，到了2011年風(fēng)電預(yù)報(bào)才大規(guī)模開展起來。

2011年6月，國家能源局發(fā)布《風(fēng)電場功率預(yù)測預(yù)報(bào)管理暫行辦法》，要求所有并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電場均應(yīng)具備風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報(bào)的能力，并按要求開展風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報(bào)。

根據(jù)國家能源局《風(fēng)電功率預(yù)報(bào)與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行實(shí)施細(xì)則》規(guī)定，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)也應(yīng)該建立覆蓋整個(gè)調(diào)度管轄區(qū)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，開展電力系統(tǒng)風(fēng)電功率預(yù)測工作。中國電科院新能源研究所資源評價(jià)與功率預(yù)測研究室主任馮雙磊說：“風(fēng)電場和電網(wǎng)公司都安裝風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，一方面有利于預(yù)測結(jié)果的相互校驗(yàn)，使電網(wǎng)公司制定的發(fā)電計(jì)劃更加完備、可靠；另一方面也可以避免因系統(tǒng)軟硬件故障導(dǎo)致電網(wǎng)公司做不了發(fā)電計(jì)劃，起到互備的作用。”

無論是站在電網(wǎng)公司還是風(fēng)電場開發(fā)企業(yè)的角度來看，開展風(fēng)電預(yù)報(bào)都頗有好處?！坝捎陲L(fēng)電預(yù)報(bào)能夠提高風(fēng)電的可預(yù)見性，電網(wǎng)可以明確認(rèn)知區(qū)域內(nèi)風(fēng)電發(fā)電預(yù)期，從而科學(xué)制定發(fā)電計(jì)劃，進(jìn)行電力調(diào)度。而風(fēng)電場開發(fā)企業(yè)也可以利用風(fēng)電預(yù)報(bào)選擇風(fēng)力較小的天氣合理安排風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的檢修，盡可能減少因風(fēng)電機(jī)組檢修無法發(fā)電帶來的發(fā)電量損失。”龍?jiān)措娏稍偕茉囱芯堪l(fā)展中心主任吳金城說道。

開放的市場

2011年6月以前，除了一些風(fēng)電場小范圍地安裝了相關(guān)的預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)之外，絕大部分風(fēng)電場都沒有安裝?！白阅茉淳帧讹L(fēng)電場功率預(yù)測預(yù)報(bào)管理暫行辦法》出臺之后，僅龍?jiān)措娏?，就?00多個(gè)風(fēng)電場需要安裝風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)?！敝心茈娏萍奸_發(fā)有限公司風(fēng)電技術(shù)開發(fā)部副主任孟凱鋒告訴記者說。該公司是龍?jiān)措娏Φ淖庸荆?fù)責(zé)龍?jiān)达L(fēng)電場風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的實(shí)施建設(shè)。

一時(shí)間，風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)成了搶手貨。見此良機(jī)，風(fēng)電技術(shù)服務(wù)商、風(fēng)電設(shè)備制造商、風(fēng)電開發(fā)商以及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)紛紛研發(fā)風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，爭搶風(fēng)電預(yù)測市場的“蛋糕”。

據(jù)記者統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)主要的幾家功率預(yù)測服務(wù)商有中國電科院、東潤環(huán)能、中能電力、兆方美迪、國能日新、北京華軟恒信、南瑞科技、華北電力大學(xué)、風(fēng)脈（武漢）公司等，同時(shí)也有多家國際型企業(yè)在國內(nèi)提供預(yù)測預(yù)報(bào)服務(wù)。

中國電科院是最早進(jìn)行風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)研發(fā)的機(jī)構(gòu)，2008年研制出我國第一套具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)并投入運(yùn)行?！敖刂?013年12月，中國電科院已經(jīng)完成20套網(wǎng)省電力公司風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，以及近200套風(fēng)電場端功率預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)，對應(yīng)風(fēng)電裝機(jī)容量超過6000萬千瓦?！瘪T雙磊向《能源》雜志記者介紹說。

一些大型發(fā)電集團(tuán)資金雄厚，研發(fā)能力強(qiáng)，自然也會涉及風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的研發(fā)。以國內(nèi)最大的風(fēng)電開發(fā)企業(yè)龍?jiān)措娏槔敖刂聊壳?，龍?jiān)吹娘L(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)已在中國吉林、河北、寧夏、甘肅、新疆、江蘇、福建等13個(gè)省市、52個(gè)風(fēng)電場實(shí)施推廣，產(chǎn)品具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)?！眳墙鸪亲院赖叵蛴浾呓榻B說。

依托氣象數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢，國內(nèi)氣象部門也投入到風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的研發(fā)中。據(jù)了解，中國氣象局公共氣象服務(wù)中心開發(fā)的風(fēng)電功率預(yù)測產(chǎn)品已在甘肅、寧夏、云南、內(nèi)蒙古、陜西、廣東等?。ㄗ灾螀^(qū)）的100多個(gè)風(fēng)電場進(jìn)行應(yīng)用。

“目前，風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)初裝費(fèi)已經(jīng)從原來的80萬到100萬元，降到了現(xiàn)在的五六十萬元。”東潤環(huán)能市場部經(jīng)理韓東升說?！帮L(fēng)電市場的不斷擴(kuò)大以及風(fēng)電預(yù)測產(chǎn)品的廣泛運(yùn)用，分?jǐn)偭嗽嫉募夹g(shù)投資成本，風(fēng)電預(yù)測產(chǎn)品的價(jià)格隨之下降。另一方面，技術(shù)的不斷革新也會帶來產(chǎn)品成本的下降?！?/p>

中國氣象局公共氣象服務(wù)中心資源環(huán)境與工程氣象室主任楊振斌說，目前從事風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)研究和系統(tǒng)開發(fā)的機(jī)構(gòu)較多是一件好事，說明風(fēng)電功率預(yù)測是一個(gè)開放的市場，有利于技術(shù)進(jìn)步和服務(wù)質(zhì)量的提高。但是，如此眾多的力量、資源參與，確實(shí)也存在水平良莠不齊的情況，會有一個(gè)遵循市場規(guī)律、優(yōu)勝劣汰過程。

對此，多位風(fēng)電開發(fā)商建議道，希望國家能成立風(fēng)電功率預(yù)測產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)構(gòu)，對產(chǎn)品的質(zhì)量和性能進(jìn)行詳細(xì)定義和檢測，給出產(chǎn)品資質(zhì)認(rèn)證鑒定，通過此鑒定的企業(yè)，方可在行業(yè)內(nèi)推廣、銷售功率預(yù)測產(chǎn)品。

偏低的準(zhǔn)確率

《風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報(bào)考核辦法》中規(guī)定，風(fēng)電場月平均風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率應(yīng)達(dá)到80%以上。但是，目前的情況是，我國風(fēng)電功率預(yù)測的準(zhǔn)確率仍然偏低，并非所有風(fēng)電場預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率都能滿足要求。而且，“即使準(zhǔn)確率達(dá)到80%，也意味著10萬千瓦的風(fēng)電場仍有2萬千瓦的預(yù)測偏差，這種偏差在風(fēng)電負(fù)荷低谷時(shí)段將更加嚴(yán)重，如果按風(fēng)電預(yù)測曲線安排發(fā)電計(jì)劃將面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)?！币晃伙L(fēng)電開發(fā)商這樣說道。

多位專家指出，影響風(fēng)電場風(fēng)電功率預(yù)測準(zhǔn)確率的因素有很多，但數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的影響最大?！皵?shù)值天氣預(yù)報(bào)預(yù)測的是風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓等氣象數(shù)據(jù)，是風(fēng)電場開展風(fēng)電功率預(yù)測的基礎(chǔ)和輸入，能否得到準(zhǔn)確的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)對風(fēng)電功率預(yù)測準(zhǔn)確率有很大影響。但是，近地面的風(fēng)速數(shù)值預(yù)報(bào)難度很大?！敝袊鴼庀缶诛L(fēng)能太陽能資源評估中心首席專家朱蓉說。

目前我國很多風(fēng)電場都建在邊遠(yuǎn)地區(qū)，地形差異較大，短時(shí)間會有風(fēng)的快速變化，而“風(fēng)電功率與風(fēng)速的3次方相關(guān)聯(lián)，在這種情況下，如果風(fēng)速多預(yù)報(bào)了10%，風(fēng)電功率的預(yù)報(bào)就會增加30%。”馮雙磊對《能源》雜志記者說。另外，“個(gè)別風(fēng)電場，由于小氣候比較復(fù)雜，風(fēng)電功率預(yù)測在某些時(shí)段的準(zhǔn)確率要想達(dá)到80%以上還是比較困難的?！?

除了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，風(fēng)電功率預(yù)測方法也可能會影響預(yù)測的準(zhǔn)確率。目前國內(nèi)主要采用的物理方法和統(tǒng)計(jì)方法，對數(shù)據(jù)都有很高要求。如果數(shù)據(jù)本身不是很完整，或者經(jīng)過人為影響，或者得到的數(shù)據(jù)是錯誤的，都會影響到風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確度。

同時(shí)，數(shù)據(jù)源（氣象源）也會對預(yù)測的準(zhǔn)確率造成影響?！翱傮w來說，歐洲和美國的風(fēng)電功率預(yù)測準(zhǔn)確率要比我國高一些。比如歐洲，有很多商業(yè)性的公司能夠提供氣象服務(wù)，氣象方面的數(shù)據(jù)可以有償或無償共享，通過整合數(shù)據(jù)源能夠提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。而在我國，社會上能夠提供氣象服務(wù)的機(jī)構(gòu)除了氣象部門之外基本上就沒有了。而且在處理這些數(shù)據(jù)的技術(shù)上，我國較歐美也有差距?！眳墙鸪钦f。

業(yè)界呼吁，要整合社會資源，充分發(fā)揮氣象局、科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)的力量，加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科的建設(shè)，全面提升核心技術(shù)實(shí)力，提高國內(nèi)預(yù)測預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

除了風(fēng)電功率預(yù)測準(zhǔn)確率的問題，電網(wǎng)公司對于風(fēng)電功率預(yù)測的考核體系也并不完善。首先，各地電網(wǎng)公司考核標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，有些電網(wǎng)公司考核過嚴(yán)。

《能源》雜志記者得到的一份各省電網(wǎng)公司考核辦法顯示，全國各地的電網(wǎng)公司對于風(fēng)電場風(fēng)電功率預(yù)測的考核方式不盡相同，例如，對于限電時(shí)段，河北省、江蘇省電網(wǎng)公司不納入考核，而甘肅省電網(wǎng)公司則不論是否限電，均按全天96個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)考核。

開發(fā)商建議，國家應(yīng)成立公正的考核機(jī)構(gòu)，出臺合理的考核辦法，建立公開的考核體系，增加考核的透明度，促進(jìn)功率預(yù)測產(chǎn)品的持續(xù)完善，更好地為新能源服務(wù)。

其次，有些電網(wǎng)公司對風(fēng)電功率預(yù)測的考核結(jié)果并沒有一個(gè)較為公開透明的發(fā)布機(jī)制，要么沒有考核發(fā)布系統(tǒng)，要么考核精度及相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)布不及時(shí)，導(dǎo)致風(fēng)電場很難核對數(shù)據(jù)，知曉誤差產(chǎn)生的具體原因，也就無從著手提高預(yù)測的準(zhǔn)確率?！半娏φ{(diào)度機(jī)構(gòu)是否可以建設(shè)一個(gè)風(fēng)電功率預(yù)測上報(bào)結(jié)果公布平臺，按日公布預(yù)測準(zhǔn)確率，給我們改進(jìn)的空間呢？”孟凱鋒建議道。

風(fēng)電開發(fā)商透露，有些電網(wǎng)公司違反能源局的規(guī)定，以風(fēng)電功率預(yù)測的準(zhǔn)確率作為扣罰上網(wǎng)電量或者進(jìn)行限電排序的標(biāo)準(zhǔn)。這種情況多發(fā)生在北方限電嚴(yán)重的地區(qū)，究其原因，主要是沒有機(jī)構(gòu)對電網(wǎng)公司進(jìn)行監(jiān)督。

此外，據(jù)記者了解，在南網(wǎng)調(diào)度范圍內(nèi)，有些省市由于電網(wǎng)裝機(jī)負(fù)荷大，風(fēng)電發(fā)電量比較小，消納不存在問題，個(gè)別風(fēng)電場和電網(wǎng)端沒有建立風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，電網(wǎng)公司也沒有對風(fēng)電場進(jìn)行考核。對此，多位專家表示，即使是風(fēng)電并網(wǎng)暫時(shí)不存在問題的地區(qū)，也很難保證以后沒有風(fēng)電消納問題。