2020年10月14日-16日，2020北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP 2020）在北京新國(guó)展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京，本屆大會(huì)以“引領(lǐng)綠色復(fù)蘇，構(gòu)筑更好未來(lái)”為主題，聚焦中國(guó)能源革命的未來(lái)。能見App全程直播本次大會(huì)。
在14日下午召開的風(fēng)資源精細(xì)化評(píng)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(shí)錄：袁宗濤：下面由我來(lái)給大家分享一下精細(xì)化風(fēng)資源測(cè)量與評(píng)估在風(fēng)功率預(yù)測(cè)中的應(yīng)用。內(nèi)容大概分四部分，第一個(gè)先簡(jiǎn)單介紹一下，什么是風(fēng)功率預(yù)測(cè)，第二個(gè)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，第三部分說(shuō)一下精細(xì)化的測(cè)量與評(píng)估在功率預(yù)測(cè)中的應(yīng)用，最后就是分享兩個(gè)小案例。
首先簡(jiǎn)單說(shuō)一下什么是功率預(yù)測(cè)，這個(gè)其實(shí)不是很難理解，就是字面的意思，類似氣象預(yù)報(bào)，只不過(guò)我們這個(gè)預(yù)報(bào)不是預(yù)報(bào)這個(gè)氣象要素，不是天氣，而是基于氣象要素來(lái)預(yù)報(bào)這個(gè)電站，就是這個(gè)風(fēng)電場(chǎng)未來(lái)的一段時(shí)間的出力，這個(gè)就是叫風(fēng)功率預(yù)測(cè)，風(fēng)電的預(yù)測(cè)波動(dòng)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(guò)重。就通過(guò)這個(gè)風(fēng)功率預(yù)測(cè)，將我們隨機(jī)波動(dòng)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(gè)是在電網(wǎng)側(cè)一個(gè)是在電站側(cè)，在電網(wǎng)側(cè)解決風(fēng)電并網(wǎng)問(wèn)題的有效手段，在電站側(cè)是提升發(fā)電站的一個(gè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。這是一個(gè)風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的分類，我們可以重點(diǎn)關(guān)注一下第三個(gè)，這個(gè)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(bào)，綜合方法物理方法，綜合的功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，按照數(shù)據(jù)分類這么一個(gè)叫法。按照時(shí)間尺度的分類，因?yàn)槲覀冞@個(gè)風(fēng)功率預(yù)測(cè)，有時(shí)效性有超短期的有短期的，有中長(zhǎng)期的，當(dāng)然還有實(shí)時(shí)的，實(shí)時(shí)的就是15分鐘，15分鐘以內(nèi)的，我們經(jīng)常說(shuō)的超短期和段期，在我們電網(wǎng)，兩個(gè)細(xì)則里面明確規(guī)定的，超短期和短期，超短期4小時(shí)以內(nèi)，短期一般三天72小時(shí)以內(nèi)的預(yù)報(bào)。這個(gè)是電站端的預(yù)測(cè)系統(tǒng)一個(gè)圖。
下面說(shuō)一下我們這個(gè)風(fēng)功率預(yù)測(cè)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(shuō)了風(fēng)有波動(dòng)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(lái)風(fēng)電裝機(jī)容量不斷的提升，不斷的提升剛才也說(shuō)了電網(wǎng)側(cè)造成了一定壓力，對(duì)他們調(diào)峰造成一定壓力，使他們可預(yù)測(cè)性下降，總結(jié)一句話，調(diào)度難度增加這是一個(gè)背景。
第二個(gè)背景和第一個(gè)背景相關(guān)，因?yàn)楸旧沓隽褪遣▌?dòng)，由此導(dǎo)致它這個(gè)電壓也是波動(dòng)，電壓波動(dòng)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(gè)背景，第三個(gè)背景，就是電站端，因?yàn)槲覀冃枰獧z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(shí)候去檢修我們?cè)趺慈ザz修計(jì)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(gè)平衡最終達(dá)到一個(gè)最大的一個(gè)效益，我們電站達(dá)到最大的效益怎么取得一個(gè)平衡這個(gè)過(guò)程中就需要也需要我們這個(gè)風(fēng)電這個(gè)功率預(yù)測(cè)參與進(jìn)來(lái)，這是三個(gè)背景。
結(jié)合著三個(gè)背景，我們常說(shuō)的兩個(gè)細(xì)則，如果咱有參與過(guò)預(yù)測(cè)肯定是知道這兩個(gè)細(xì)則，什么是兩個(gè)細(xì)則，說(shuō)白了其實(shí)就說(shuō)國(guó)家對(duì)我們風(fēng)電場(chǎng)考核辦法或者要求，這個(gè)明文規(guī)定的。這個(gè)比如西北局是2018年12月21號(hào)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(tái)了。由此可見風(fēng)功率預(yù)測(cè)將成為電站并網(wǎng)必要條件，沒(méi)有這個(gè)風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)不會(huì)讓你并網(wǎng)的，基本就是電站的一個(gè)標(biāo)配，而且預(yù)測(cè)精度對(duì)這個(gè)預(yù)測(cè)精度要求也在逐步提高，所以這個(gè)如果你根據(jù)兩個(gè)細(xì)則如果你達(dá)不到它那個(gè)精度要求需要考核你的發(fā)電量，預(yù)測(cè)精度直接影響到電站的經(jīng)過(guò)運(yùn)行。
進(jìn)入第二部分說(shuō)一下目前的問(wèn)題，現(xiàn)在我大概總結(jié)一下三方面的問(wèn)題，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的問(wèn)題，這個(gè)是源頭問(wèn)題，我們風(fēng)功率預(yù)測(cè)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(cè)，源頭把握不好，比如我們的數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)就出了問(wèn)題這肯定是根本性問(wèn)題，目前我們測(cè)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(huì)影響到我們預(yù)測(cè)精度。還有數(shù)值天氣預(yù)報(bào)存在的問(wèn)題，主要是數(shù)據(jù)安全性，一個(gè)是安全存在隱患，好多核心數(shù)據(jù)不可口，再一個(gè)是穩(wěn)定性差一些。我們預(yù)測(cè)的相對(duì)來(lái)說(shuō)更粗放一些。
第三個(gè)極端天氣的影響，低溫冰凍，這些惡劣天氣對(duì)新能源發(fā)電影響蠻大的，風(fēng)電場(chǎng)如果遇到冰凍的話，它會(huì)大面積的降功率運(yùn)行，或者直接停機(jī)，這樣對(duì)電網(wǎng)的初級(jí)還是蠻大的，雖然發(fā)生的概率很小發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)還是蠻大的，對(duì)我們功率預(yù)測(cè)造成一個(gè)很大的難度，因?yàn)檫@種極端天氣很難去預(yù)測(cè)，這是一個(gè)問(wèn)題。
再說(shuō)一下我們風(fēng)功率預(yù)測(cè)的三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我列的第一個(gè)就是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)環(huán)節(jié)，第二個(gè)mode環(huán)節(jié)，第三個(gè)校正環(huán)節(jié)，為什么說(shuō)這三個(gè)，華北電力調(diào)度分中心做的項(xiàng)研究，他想看一看，這個(gè)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)到底準(zhǔn)不準(zhǔn)，如果不準(zhǔn)誤差來(lái)源來(lái)源于哪兒？經(jīng)過(guò)分析這三個(gè)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(gè)環(huán)節(jié)基本上占90%，基本上是所有的了，90%多誤差，都來(lái)源于前兩個(gè)環(huán)節(jié)。為什么說(shuō)剛才說(shuō)的那個(gè)環(huán)節(jié)兩個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題，因?yàn)槟莾蓚€(gè)環(huán)節(jié)如果再往下細(xì)分的話，會(huì)涉及到一個(gè)更核心的問(wèn)題，又回到我們數(shù)據(jù)的問(wèn)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(wèn)題。
氣象監(jiān)測(cè)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(cè)質(zhì)量會(huì)出問(wèn)題，測(cè)風(fēng)塔包括電站的實(shí)時(shí)功率數(shù)據(jù)，它們的葉肢介影響我們預(yù)測(cè)模型精確度。
我們?cè)僬f(shuō)一下我們現(xiàn)在國(guó)內(nèi)是怎么來(lái)采集數(shù)據(jù)的，以及還有哪些問(wèn)題，這個(gè)是我們目前國(guó)內(nèi)和我們風(fēng)功率預(yù)測(cè)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(gè)其實(shí)可以了，最后一個(gè)是IEC的，說(shuō)白了并不是嚴(yán)格來(lái)說(shuō)并不是風(fēng)功率預(yù)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，是功率測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)，但是我們國(guó)內(nèi)好多標(biāo)準(zhǔn)參考過(guò)IEC的標(biāo)準(zhǔn)的。我說(shuō)一個(gè)常見的問(wèn)題，我經(jīng)常參與風(fēng)功率預(yù)測(cè)塔的選址和常規(guī)的測(cè)風(fēng)塔選址有什么區(qū)別，好多人說(shuō)沒(méi)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(gè)是2016年的一個(gè)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)要求》距離最近風(fēng)電及組3到5公里，大家都覺(jué)得這個(gè)距離太遠(yuǎn)了，這個(gè)在實(shí)際操作中不可能反正我碰到的這些項(xiàng)目沒(méi)有一個(gè)能達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的，而且我覺(jué)得這個(gè)距離要求也并不是太合理，這個(gè)距離是怎么來(lái)的，其實(shí)考慮到尾流，其實(shí)我們說(shuō)白了，風(fēng)功率預(yù)測(cè)和常規(guī)測(cè)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(gè)操作，實(shí)際操作中不可能，一個(gè)成本高，再一個(gè)測(cè)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(gè)D的距離就可以了。這個(gè)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(cè)不是做風(fēng)資源評(píng)估的，不要按照前期測(cè)風(fēng)塔的標(biāo)準(zhǔn)去選，選代表性，再一個(gè)階段不一樣，功率預(yù)測(cè)他是預(yù)測(cè)階段，功率預(yù)測(cè)塔因?yàn)槭窃谶\(yùn)營(yíng)階段，好多風(fēng)機(jī)立起來(lái)了再去找塔的位置，這個(gè)時(shí)候比較難找了，受到的限制因素多一些，對(duì)數(shù)據(jù)可利用率要求也是不一樣，功率預(yù)測(cè)塔要求99%以上，常規(guī)測(cè)風(fēng)塔要求90%以上就可以實(shí)際中還是比較難達(dá)到，精細(xì)化測(cè)量，精細(xì)化測(cè)量這一塊，說(shuō)監(jiān)測(cè)技術(shù)，涉及到4大技術(shù)，接著我們前面說(shuō)的采集數(shù)據(jù)，這一塊來(lái)說(shuō)，檢測(cè)是根本和基礎(chǔ)，檢測(cè)質(zhì)量不好影響我們的預(yù)測(cè)質(zhì)量。我就說(shuō)一個(gè)問(wèn)題，就是我們現(xiàn)在設(shè)備選型，盲目追求價(jià)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(gè)是一個(gè)測(cè)風(fēng)設(shè)備的分類，其實(shí)大家看這個(gè)表可能有些第一次接觸不知道在說(shuō)什么，就是一句話就是我們這個(gè)測(cè)風(fēng)設(shè)備它的測(cè)量精度是受哪些因素影響的，其實(shí)受風(fēng)速，密度，風(fēng)向都有關(guān)系，但這些在我們實(shí)際工作中往往是忽略的，不會(huì)去關(guān)心，比如溫度測(cè)量精度影響，密度或者入流角對(duì)我們?cè)O(shè)備的影響。這些其實(shí)都是做過(guò)研究的，這個(gè)就是我們風(fēng)速儀安裝的傾角和它觀測(cè)的風(fēng)速之間的一個(gè)關(guān)系，因?yàn)檎５娘L(fēng)速計(jì)理論話的風(fēng)速計(jì)，只測(cè)量風(fēng)的水平部分，垂直部分不應(yīng)該測(cè)量的，所以它測(cè)出來(lái)的風(fēng)速隨著傾角的變化，呈現(xiàn)余弦。再一個(gè)是溫度，大家可以看看溫度對(duì)測(cè)量精度也是有明顯的影響，因?yàn)槲覀兂Ｓ玫臋C(jī)械式，軸承里面有潤(rùn)滑油，溫度對(duì)潤(rùn)滑油的年度產(chǎn)生變化，進(jìn)而對(duì)我們測(cè)量精度產(chǎn)生變化，在我們?cè)O(shè)備選型，大部分不會(huì)關(guān)注這個(gè)問(wèn)題。氣壓就不說(shuō)了。
再一個(gè)風(fēng)流模型，這個(gè)風(fēng)流模型在功率預(yù)測(cè)中會(huì)怎么用，現(xiàn)在基本上還沒(méi)有怎么應(yīng)用，大家在選功率預(yù)測(cè)塔不會(huì)建CFD模型，去模擬什么的，我建議做精細(xì)化評(píng)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(cè)塔選址上。這個(gè)做風(fēng)資源的非常清楚，我們做了一個(gè)研究，找了一個(gè)地形，簡(jiǎn)單地形復(fù)雜地形和中等復(fù)雜地形，三個(gè)地形，用了三種模型，常規(guī)的三種功率模型進(jìn)行交叉驗(yàn)證，驗(yàn)證一下我們模型到底哪一個(gè)更準(zhǔn)一些。
大家看一下就行了。我就直接說(shuō)結(jié)論，說(shuō)白了就是哪個(gè)模型都不準(zhǔn)，沒(méi)有哪個(gè)模型說(shuō)一定比哪個(gè)模型強(qiáng)，所以就說(shuō)大家在做這個(gè)風(fēng)功率評(píng)估一定不要找尼摩星，一定要做好驗(yàn)證做好校正。這個(gè)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(gè)案例分享，第一個(gè)就是測(cè)風(fēng)塔，我們選址，一個(gè)負(fù)面例子這個(gè)測(cè)風(fēng)塔選址選的有問(wèn)題，受尾流影響特別大。我們測(cè)風(fēng)塔105米高，這個(gè)風(fēng)機(jī)也是105米度高，通過(guò)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(duì)大家看一下左上角那個(gè)就是正常的，這個(gè)是避開了尾流影響之后的數(shù)據(jù)，它是一個(gè)正常的一個(gè)情況，通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)看出來(lái)尾流對(duì)我們功率預(yù)測(cè)塔影響非常大，數(shù)據(jù)都不準(zhǔn)預(yù)測(cè)出來(lái)的功率肯定會(huì)有很大問(wèn)題。
雖然我們這一個(gè)項(xiàng)目不是功率預(yù)測(cè)塔，但是其實(shí)也沒(méi)什么太大差別，怎么解決冰凍對(duì)我們測(cè)風(fēng)塔的影響。首先我們這個(gè)項(xiàng)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(cè)量，我們通過(guò)分?jǐn)?shù)據(jù)，機(jī)械式受冰凍影響336小時(shí)，超聲波少很多，5天，雷達(dá)是一點(diǎn)都沒(méi)有。所以我們這個(gè)結(jié)論就說(shuō)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(huì)不會(huì)更好一些，反正我們這個(gè)例子這個(gè)效果還是蠻可以的。這個(gè)就是實(shí)際的一個(gè)數(shù)據(jù)情況，大家可以看到雷達(dá)數(shù)據(jù)是沒(méi)有影響紅線，基本上是沒(méi)有受冰凍影響。
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