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氣象信息化技術如何在能源變革中大展身手?

來源:國能日新 2019-03-01

自2015年電改9號文發布,至今已有4年時間,新一輪電力體制改革不斷向前推進并取得了一定的成效,特別是給予了清潔能源消納充分的市場環境。首先,電改優先消納清潔能源制度框架的建立、允許保障性收購外的清潔能源電量參與市場交易等措施有力促進了清潔能源有效消納。其次,售電市場、增量配電放開以及分散式電源、儲能、智能微電網等新模式,為清潔能源發展與利用拓寬道路。從數據上看,2018年我國棄風、棄光率有所下降,風電紅色預警區域有所減少,新能源發電形式明顯好轉。

 

同時,電網調度作為電力系統的核心部門,對整個電力系統安全穩定運行起到了極其重要的作用。在大多數人的意識里,電網調度部門重點關注的是電網的網架優化、安全運行、可靠供電、涉網安全評級等問題,但隨著新能源的大規模并網和持續發展,新能源消納、現貨市場、電力電量平衡等越來越多地出現在調度工作人員的腦海中,而隨之帶來的氣象信息化技術受到了前所未有的重視。

 

在全球應對氣候變化和我國新能源快速發展的背景下,氣象與風能、太陽能等可再生能源的發展日益密切。與常規電源相比,風電場、光伏電站的輸出功率受人為因素干預較小,幾乎完全由自然界的風速大小和太陽輻射強弱決定,因此對氣象信息的全面掌握至關重要,而且,大規模的風電與光伏發電開發也帶來氣象技術的發展。一般來說,氣象信息化技術從時間維度包括氣象預測、氣象實時感知和氣象后評估技術,代表著事前的預測、事中的感知和事后的評估三個維度。

 

事前預測—精度提升促進新能源消納

新能源的功率預測就是事前預測的重要體現,而功率預測的前提就是氣象預測。從2019年初西北地區發布的新版“兩個細則”來看,對場站的考核力度更大,因而對功率預測的精度要求更嚴格,在這樣的情況下,可以說做好氣象預測,功率預測便成功了一大半。目前,各級電網調度機構逐步加大了對新能源功率預測精度的技術投入和管理力度,也正在研究如何將新能源預測結果最大程度地納入到發電計劃中,進而促進新能源的消納,解決棄風棄光問題。

 

事中感知—提升數據質量

目前氣象信息的實測數據來源于新能源場站的(風電)測風塔、(光伏)輻照儀監測數據,由于這些數據受到場站建設周期、采集設備、通道和后期運維等因素的影響,數據質量并不高,這不僅對新能源消納、場站上傳到調度數據的精準度、場站考核、經濟效益有很大的影響,而且對電網安全穩定運行、調峰調頻、規劃指導帶來很大偏差。因此,保障這些數據的質量,對新能源消納、電網甚至整個電力系統的安全穩定都大有裨益。

 

一般可通過風光資源的監測、數據審核與訂正、統計分析、評價與考核等完成風光資源數據整治,進而提升數據質量。目前電網公司已針對這個問題,加大了對場站實測氣象數據的整治,并圍繞著采集設備、通道、運維等管理手段和控制與治理專業技術手段來提升數據質量。

 

事后評估—資源回算提供數據支撐

風能資源通過風速大小體現,光伏資源通過輻照照度體現。風速是氣壓不平衡下空間橫向氣壓差的結果,是太陽輻射下的間接能源,因而受季節、經緯度位置、洋流、地形、地貌等多重因素影響;而輻照強度主要受季節、經緯度位置和云層等因素影響,這些動態因素導致很難全面掌握風能資源和光伏資源的波動特性。鑒于此,電網公司提出了數值模擬技術,該技術可以將實測氣象數據回退30年,利用數值模擬建立虛擬氣象數據庫,用來評估風、光資源歷史水平,為中長期預測和電網運行消納分析提供強有力的數據支持。

 

國能日新作為新能源大數據服務提供商,目前已為國家電網多家省級公司和地市公司建立技術支持系統,為電網公司的事前預測精度提升、事中感知數據質量控制、事后評估資源回算提供精準的數據評估、治理與分析服務。運用先進的大數據分析技術,對“全省網-市網-升壓站”進行多維度區域功率預測數據建模,為調度部門制定合理優化調度策略提供依據;通過對采集的數據進行分析判斷,制定數據識別和治理方法,提升數據質量;通過量化分析棄風棄光電量和原因,針對不同的原因提出應對措施,提升電網新能源消納水平。

 

通過以上三個維度的概述,可知氣象信息化技術在電網運行、新能源消納及電力改革中扮演了非常重要的角色,豐富了調度對新能源發電的預測、感知和評價手段,提升了新能源電站的管理水平,為新能源的快速發展提供有效支撐。