2020年10月14日-16日，2020北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2020）在北京新國展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京，本屆大會以“引領(lǐng)綠色復(fù)蘇，構(gòu)筑更好未來”為主題，聚焦中國能源革命的未來。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在14日下午召開的風(fēng)資源精細(xì)化評估分論壇上，北京瑞科同創(chuàng)能源科技有限公司袁宗濤發(fā)表主題演講。

　　以下為發(fā)言實錄：袁宗濤：下面由我來給大家分享一下精細(xì)化風(fēng)資源測量與評估在風(fēng)功率預(yù)測中的應(yīng)用。內(nèi)容大概分四部分，第一個先簡單介紹一下，什么是風(fēng)功率預(yù)測，第二個現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，第三部分說一下精細(xì)化的測量與評估在功率預(yù)測中的應(yīng)用，最后就是分享兩個小案例。

　　

　　首先簡單說一下什么是功率預(yù)測，這個其實不是很難理解，就是字面的意思，類似氣象預(yù)報，只不過我們這個預(yù)報不是預(yù)報這個氣象要素，不是天氣，而是基于氣象要素來預(yù)報這個電站，就是這個風(fēng)電場未來的一段時間的出力，這個就是叫風(fēng)功率預(yù)測，風(fēng)電的預(yù)測波動比較大，它和常規(guī)的火電、水電不一樣，它與電網(wǎng)的負(fù)荷不是太匹配，往往電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)是過重。就通過這個風(fēng)功率預(yù)測，將我們隨機(jī)波動的風(fēng)電出力，把它的不確定性降低，或者由未知變成可知，這是它的作用。

　　

　　具體體現(xiàn)在兩方面，一個是在電網(wǎng)側(cè)一個是在電站側(cè)，在電網(wǎng)側(cè)解決風(fēng)電并網(wǎng)問題的有效手段，在電站側(cè)是提升發(fā)電站的一個經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和市場競爭力。這是一個風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)的分類，我們可以重點關(guān)注一下第三個，這個也是我們大家在日常工作中，經(jīng)常能聽到的采用數(shù)字聽天氣預(yù)報，綜合方法物理方法，綜合的功率預(yù)測系統(tǒng)，按照數(shù)據(jù)分類這么一個叫法。按照時間尺度的分類，因為我們這個風(fēng)功率預(yù)測，有時效性有超短期的有短期的，有中長期的，當(dāng)然還有實時的，實時的就是15分鐘，15分鐘以內(nèi)的，我們經(jīng)常說的超短期和段期，在我們電網(wǎng)，兩個細(xì)則里面明確規(guī)定的，超短期和短期，超短期4小時以內(nèi)，短期一般三天72小時以內(nèi)的預(yù)報。這個是電站端的預(yù)測系統(tǒng)一個圖。

　　

　　下面說一下我們這個風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)是怎么產(chǎn)生的，風(fēng)電系統(tǒng)隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生發(fā)展而發(fā)展的剛才也說了風(fēng)有波動性，有比較大的不確定性，有很強(qiáng)的隨機(jī)性，隨著我們這些年來風(fēng)電裝機(jī)容量不斷的提升，不斷的提升剛才也說了電網(wǎng)側(cè)造成了一定壓力，對他們調(diào)峰造成一定壓力，使他們可預(yù)測性下降，總結(jié)一句話，調(diào)度難度增加這是一個背景。

　　

　　第二個背景和第一個背景相關(guān)，因為本身出力就是波動，由此導(dǎo)致它這個電壓也是波動，電壓波動導(dǎo)致一些電器設(shè)備相應(yīng)的控制難度也在增加，這是第二個背景，第三個背景，就是電站端，因為我們需要檢修，你要檢修肯定就要停機(jī)，停機(jī)機(jī)組利用率就要下降，所以我們什么時候去檢修我們怎么去定檢修計劃，怎么在維修成本在我們運(yùn)維成本和設(shè)備可靠性取得一個平衡最終達(dá)到一個最大的一個效益，我們電站達(dá)到最大的效益怎么取得一個平衡這個過程中就需要也需要我們這個風(fēng)電這個功率預(yù)測參與進(jìn)來，這是三個背景。

　　

　　結(jié)合著三個背景，我們常說的兩個細(xì)則，如果咱有參與過預(yù)測肯定是知道這兩個細(xì)則，什么是兩個細(xì)則，說白了其實就說國家對我們風(fēng)電場考核辦法或者要求，這個明文規(guī)定的。這個比如西北局是2018年12月21號發(fā)布的，陸陸續(xù)續(xù)的華中東北都有了，都陸陸續(xù)續(xù)出臺了。由此可見風(fēng)功率預(yù)測將成為電站并網(wǎng)必要條件，沒有這個風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)不會讓你并網(wǎng)的，基本就是電站的一個標(biāo)配，而且預(yù)測精度對這個預(yù)測精度要求也在逐步提高，所以這個如果你根據(jù)兩個細(xì)則如果你達(dá)不到它那個精度要求需要考核你的發(fā)電量，預(yù)測精度直接影響到電站的經(jīng)過運(yùn)行。

　　

　　進(jìn)入第二部分說一下目前的問題，現(xiàn)在我大概總結(jié)一下三方面的問題，實測數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題，這個是源頭問題，我們風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)，它最根本的首先從采集數(shù)據(jù)開始，有了數(shù)據(jù)之后你才根據(jù)模型再去預(yù)測，源頭把握不好，比如我們的數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測環(huán)節(jié)就出了問題這肯定是根本性問題，目前我們測風(fēng)設(shè)備選型很隨意，質(zhì)量參差不齊，存在數(shù)據(jù)缺失失效異常，這些都會影響到我們預(yù)測精度。還有數(shù)值天氣預(yù)報存在的問題，主要是數(shù)據(jù)安全性，一個是安全存在隱患，好多核心數(shù)據(jù)不可口，再一個是穩(wěn)定性差一些。我們預(yù)測的相對來說更粗放一些。

　　

　　第三個極端天氣的影響，低溫冰凍，這些惡劣天氣對新能源發(fā)電影響蠻大的，風(fēng)電場如果遇到冰凍的話，它會大面積的降功率運(yùn)行，或者直接停機(jī)，這樣對電網(wǎng)的初級還是蠻大的，雖然發(fā)生的概率很小發(fā)生的風(fēng)險還是蠻大的，對我們功率預(yù)測造成一個很大的難度，因為這種極端天氣很難去預(yù)測，這是一個問題。

　　

　　再說一下我們風(fēng)功率預(yù)測的三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我列的第一個就是數(shù)值天氣預(yù)報環(huán)節(jié)，第二個mode環(huán)節(jié)，第三個校正環(huán)節(jié)，為什么說這三個，華北電力調(diào)度分中心做的項研究，他想看一看，這個功率預(yù)測系統(tǒng)到底準(zhǔn)不準(zhǔn)，如果不準(zhǔn)誤差來源來源于哪兒？經(jīng)過分析這三個環(huán)節(jié)，大家可以看一下，三各環(huán)節(jié)的誤差占比，大家看到前兩個環(huán)節(jié)基本上占90%，基本上是所有的了，90%多誤差，都來源于前兩個環(huán)節(jié)。為什么說剛才說的那個環(huán)節(jié)兩個環(huán)節(jié)的問題，因為那兩個環(huán)節(jié)如果再往下細(xì)分的話，會涉及到一個更核心的問題，又回到我們數(shù)據(jù)的問題，就和我們的風(fēng)資源可能相關(guān)了，就涉及到我們采集數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題。

　　

　　氣象監(jiān)測站肯定是采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施，如果它的運(yùn)維水平不夠，預(yù)測質(zhì)量會出問題，測風(fēng)塔包括電站的實時功率數(shù)據(jù)，它們的葉肢介影響我們預(yù)測模型精確度。

　　

　　我們再說一下我們現(xiàn)在國內(nèi)是怎么來采集數(shù)據(jù)的，以及還有哪些問題，這個是我們目前國內(nèi)和我們風(fēng)功率預(yù)測相關(guān)的數(shù)據(jù)采集相關(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)，大家主要看前兩個其實可以了，最后一個是IEC的，說白了并不是嚴(yán)格來說并不是風(fēng)功率預(yù)測的標(biāo)準(zhǔn)，是功率測試的標(biāo)準(zhǔn)，但是我們國內(nèi)好多標(biāo)準(zhǔn)參考過IEC的標(biāo)準(zhǔn)的。我說一個常見的問題，我經(jīng)常參與風(fēng)功率預(yù)測塔的選址和常規(guī)的測風(fēng)塔選址有什么區(qū)別，好多人說沒有什么區(qū)別，你看看標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)明明又做了這種規(guī)定，比如第一個是2016年的一個風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，測風(fēng)塔數(shù)據(jù)測量技術(shù)要求》距離最近風(fēng)電及組3到5公里，大家都覺得這個距離太遠(yuǎn)了，這個在實際操作中不可能反正我碰到的這些項目沒有一個能達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)的，而且我覺得這個距離要求也并不是太合理，這個距離是怎么來的，其實考慮到尾流，其實我們說白了，風(fēng)功率預(yù)測和常規(guī)測風(fēng)塔的選地址，最大區(qū)別，減少受風(fēng)機(jī)尾流的影響，盡量把距離拉大，如果按這個操作，實際操作中不可能，一個成本高，再一個測風(fēng)塔已經(jīng)出了邊界，避開尾流，正常的話和風(fēng)機(jī)距離2到4個D的距離就可以了。這個就是我列了一下差異，最大的差異目的不一樣，風(fēng)功率預(yù)測不是做風(fēng)資源評估的，不要按照前期測風(fēng)塔的標(biāo)準(zhǔn)去選，選代表性，再一個階段不一樣，功率預(yù)測他是預(yù)測階段，功率預(yù)測塔因為是在運(yùn)營階段，好多風(fēng)機(jī)立起來了再去找塔的位置，這個時候比較難找了，受到的限制因素多一些，對數(shù)據(jù)可利用率要求也是不一樣，功率預(yù)測塔要求99%以上，常規(guī)測風(fēng)塔要求90%以上就可以實際中還是比較難達(dá)到，精細(xì)化測量，精細(xì)化測量這一塊，說監(jiān)測技術(shù)，涉及到4大技術(shù)，接著我們前面說的采集數(shù)據(jù)，這一塊來說，檢測是根本和基礎(chǔ)，檢測質(zhì)量不好影響我們的預(yù)測質(zhì)量。我就說一個問題，就是我們現(xiàn)在設(shè)備選型，盲目追求價格不重視質(zhì)量，導(dǎo)致我們采集數(shù)據(jù)質(zhì)量特別差。

　　

　　這個是一個測風(fēng)設(shè)備的分類，其實大家看這個表可能有些第一次接觸不知道在說什么，就是一句話就是我們這個測風(fēng)設(shè)備它的測量精度是受哪些因素影響的，其實受風(fēng)速，密度，風(fēng)向都有關(guān)系，但這些在我們實際工作中往往是忽略的，不會去關(guān)心，比如溫度測量精度影響，密度或者入流角對我們設(shè)備的影響。這些其實都是做過研究的，這個就是我們風(fēng)速儀安裝的傾角和它觀測的風(fēng)速之間的一個關(guān)系，因為正常的風(fēng)速計理論話的風(fēng)速計，只測量風(fēng)的水平部分，垂直部分不應(yīng)該測量的，所以它測出來的風(fēng)速隨著傾角的變化，呈現(xiàn)余弦。再一個是溫度，大家可以看看溫度對測量精度也是有明顯的影響，因為我們常用的機(jī)械式，軸承里面有潤滑油，溫度對潤滑油的年度產(chǎn)生變化，進(jìn)而對我們測量精度產(chǎn)生變化，在我們設(shè)備選型，大部分不會關(guān)注這個問題。氣壓就不說了。

　　

　　再一個風(fēng)流模型，這個風(fēng)流模型在功率預(yù)測中會怎么用，現(xiàn)在基本上還沒有怎么應(yīng)用，大家在選功率預(yù)測塔不會建CFD模型，去模擬什么的，我建議做精細(xì)化評估還是有必要做一些風(fēng)流模型應(yīng)用的，在風(fēng)功率預(yù)測塔選址上。這個做風(fēng)資源的非常清楚，我們做了一個研究，找了一個地形，簡單地形復(fù)雜地形和中等復(fù)雜地形，三個地形，用了三種模型，常規(guī)的三種功率模型進(jìn)行交叉驗證，驗證一下我們模型到底哪一個更準(zhǔn)一些。

　　

　　大家看一下就行了。我就直接說結(jié)論，說白了就是哪個模型都不準(zhǔn)，沒有哪個模型說一定比哪個模型強(qiáng)，所以就說大家在做這個風(fēng)功率評估一定不要找尼摩星，一定要做好驗證做好校正。這個是復(fù)雜地形，誤差相當(dāng)大，最大達(dá)到30%以上，12組數(shù)據(jù)一半在10%，誤差非常大。

　　

　　最后做兩個案例分享，第一個就是測風(fēng)塔，我們選址，一個負(fù)面例子這個測風(fēng)塔選址選的有問題，受尾流影響特別大。我們測風(fēng)塔105米高，這個風(fēng)機(jī)也是105米度高，通過觀察數(shù)據(jù)，大家看一下30米風(fēng)速最高，高層的數(shù)據(jù)低，很明顯受到尾流的影響，與之相對大家看一下左上角那個就是正常的，這個是避開了尾流影響之后的數(shù)據(jù)，它是一個正常的一個情況，通過這個數(shù)據(jù)看出來尾流對我們功率預(yù)測塔影響非常大，數(shù)據(jù)都不準(zhǔn)預(yù)測出來的功率肯定會有很大問題。

　　

　　雖然我們這一個項目不是功率預(yù)測塔，但是其實也沒什么太大差別，怎么解決冰凍對我們測風(fēng)塔的影響。首先我們這個項目肯定處于冰凍期，我們假裝了一套超聲波，常規(guī)LG，加裝一套超聲波，放了一套而聲音雷達(dá)，我們?nèi)N設(shè)備其他的不用關(guān)注。三種設(shè)備都在冰凍期進(jìn)行測量，我們通過分?jǐn)?shù)據(jù)，機(jī)械式受冰凍影響336小時，超聲波少很多，5天，雷達(dá)是一點都沒有。所以我們這個結(jié)論就說在冰凍期常規(guī)的機(jī)械式傳感器最容易遇到冰凍影響，這種情況下我們建議可以采用雷達(dá)試試?yán)走_(dá)看看效果會不會更好一些，反正我們這個例子這個效果還是蠻可以的。這個就是實際的一個數(shù)據(jù)情況，大家可以看到雷達(dá)數(shù)據(jù)是沒有影響紅線，基本上是沒有受冰凍影響。

　　

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