智算新能源 逐“綠”追“風(fēng)” ——AI大模型技術(shù)實現(xiàn)新能源氣象功率精準(zhǔn)預(yù)測

截至2024年6月底，我國新能源發(fā)電裝機規(guī)模首次超過煤電，標(biāo)志著我國在新能源發(fā)電領(lǐng)域取得了歷史性突破。然而新能源發(fā)電存在隨機性、波動性和間歇性特點，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來新的挑戰(zhàn)。

對此，能源監(jiān)管單位對新能源電站功率預(yù)測的考核從無到有，日趨嚴(yán)格。面對行業(yè)對快速高精度預(yù)測需求的普遍呼吁，中國華電黨組立足實際，提出加強人工智能創(chuàng)新聯(lián)合體建設(shè)，研發(fā)具有華電特色的電力領(lǐng)域場景模型，落地推廣典型智能應(yīng)用，打造華電特色“人工智能+”應(yīng)用創(chuàng)新體系的部署要求。

在“華為全聯(lián)接大會2024”期間，中國華電、玖天氣象、華為等企業(yè)共同發(fā)布“基于AI大模型技術(shù)新能源氣象功率預(yù)測解決方案”。

▲中國華電聯(lián)合華為、玖天氣象發(fā)布

“基于AI大模型技術(shù)新能源氣象功率預(yù)測解決方案”

大會上中國華電數(shù)字化中心負責(zé)同志作主題演講，表示中國華電積極響應(yīng)落實國務(wù)院國資委“AI賦能 產(chǎn)業(yè)煥新”專題會議精神，將打造具有華電特色的“1+6+7+9+N”的“人工智能+”創(chuàng)新應(yīng)用體系，全面覆蓋沙戈荒大基地、水風(fēng)光一體化等特色場景以及新能源、水電、火電、煤炭等重點領(lǐng)域，推進產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)動，實現(xiàn)資源共享、跨界融合和聯(lián)合創(chuàng)新。

▲中國華電數(shù)字化中心負責(zé)人發(fā)表主題演講

綠電有羈絆

智算方案呼之欲出

當(dāng)前新能源進入快速發(fā)展階段。然而新能源發(fā)電“晚峰無光”、“極寒無光”、“高溫?zé)o風(fēng)”影響著發(fā)電質(zhì)量，給電網(wǎng)調(diào)度帶來挑戰(zhàn)。

面對這種情況，電網(wǎng)側(cè)首先出招，逐年提高新能源并網(wǎng)的考核標(biāo)準(zhǔn)。以江蘇省為例，2022年地方能源監(jiān)管單位發(fā)布的《華東區(qū)域電力輔助服務(wù)管理實施細則（模擬運行稿）》和《華東區(qū)域電力并網(wǎng)運行管理實施細則（模擬運行稿）》對新能源功率預(yù)測有了更高的要求，對超短期、中短期預(yù)測進行考核，要求電站定期上報發(fā)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)，預(yù)測不準(zhǔn)的電站將被考核。

預(yù)測更準(zhǔn)，綠電更“穩(wěn)”，一套高精度氣象功率預(yù)測的“智算”方案千呼萬喚始出來。在中國華電統(tǒng)籌下，華為聯(lián)合玖天氣象共同推出基于AI大模型技術(shù)的新能源氣象功率預(yù)測解決方案，并在華電江蘇公司風(fēng)光試點場站落地驗證。

AI強出擊

挖掘過去預(yù)測未來

江蘇是東部沿海新能源大省，隨著近年來風(fēng)電和光伏裝機的快速增長，如何提升氣象功率預(yù)測準(zhǔn)確性，減少江蘇省兩個細則的考核，是擺在華電江蘇公司在內(nèi)的每一個新能源企業(yè)面前需要破解的難題。

傳統(tǒng)的數(shù)值天氣預(yù)報對風(fēng)速和輻照度變化進行預(yù)測，這種基于大氣流動力學(xué)的模型復(fù)雜，近十幾年沒有新突破，完成一次預(yù)測需6小時至10小時，用時長且時效性較差。

中國華電與華為合作，依照新能源發(fā)電企業(yè)業(yè)務(wù)層級特點，啟動開展了“集團氣象大模型—區(qū)域微觀氣象引擎—場站邊緣功率預(yù)測業(yè)務(wù)系統(tǒng)”云邊協(xié)同三層架構(gòu)新能源氣象功率預(yù)測解決方案的試點驗證。

強大的解決方案離不開高質(zhì)量數(shù)據(jù)源和強大算力的支撐。玖天氣象作為能源電力領(lǐng)域?qū)I(yè)氣象服務(wù)商，可提供中國區(qū)域高精度、細顆粒度氣象數(shù)據(jù)集，支撐大模型通過海量數(shù)據(jù)挖掘潛在氣象變化規(guī)律。

智算“雙效益”

AI實踐一路生花

中國華電積極引入AI大模型技術(shù)，在華電江蘇新能源試點場站，超短期15分鐘預(yù)測準(zhǔn)確度97.24%，4小時預(yù)測91.72%，中短期24小時內(nèi)預(yù)測整體達到90%以上，預(yù)測效率大幅提升。

與此同時，它還能幫助發(fā)電企業(yè)算好經(jīng)濟賬。根據(jù)試點驗證數(shù)據(jù)測算，通過對新能源功率預(yù)測實現(xiàn)“智算”，可將華電江蘇試點場站2024年上半年考核費用分別減少27%和15%左右，降低電站運營成本。這是氣象大模型技術(shù)與中國華電業(yè)務(wù)應(yīng)用場景的深度結(jié)合，也將是氣象大模型在新能源功率預(yù)測領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用的開端。

當(dāng)然，方案的其它業(yè)務(wù)價值也不容小覷：一是設(shè)備維護和檢修更合理，選擇無風(fēng)和低光照時間段對設(shè)備進行維修,從而減少發(fā)電量損失；二是支撐電力交易報價更精準(zhǔn)，通過精準(zhǔn)功率預(yù)測了解市場內(nèi)發(fā)電能力的變化，優(yōu)化交易策略，實現(xiàn)收益最大化；三是支撐電網(wǎng)調(diào)控更精準(zhǔn)，減少儲備電源，方案配合電網(wǎng)的調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用，提高電網(wǎng)消納風(fēng)電和光伏電力的能力。

實現(xiàn)“雙碳”，能源數(shù)智化轉(zhuǎn)型是關(guān)鍵。AI大模型技術(shù)深度融入功率預(yù)測場景，將進一步激發(fā)電力行業(yè)創(chuàng)新活力，深度賦能發(fā)展，加速形成新質(zhì)生產(chǎn)力，引領(lǐng)新能源行業(yè)向更高效、更安全、更可持續(xù)的方向發(fā)展，更好保障我國能源安全、提升能效，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。