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广东电网公司惠州仲恺供电局党员服务队在惠州亿纬锂能股份有限公司厂区内对光伏设备进行验收。 杨柳青 摄
利用风、光资源发电，加快可再生能源替代，是推动我国能源结构转型、实现碳达峰碳中和目标的重要方面。党的二十大报告明确指出，“加快规划建设新型能源体系”。今年《政府工作报告》提出，“加快建设新型能源体系”。
风光虽好，却要“看天吃饭”，其发电功率预测已经成为业界难题。随着新能源规模和占比快速增加，新能源随机性、间歇性、波动性对电网的影响越来越大。如何降低新能源发电不确定性带来的影响，提升电网运行安全性和经济性？近日，记者到广东、广西多地探访，了解南方电网公司以数字技术破解新能源功率预测难题、助力新型能源体系建设的生动实践。
新能源发展持续提速
到2025年南方电网公司将推动南方五省区新能源新增装机容量1亿千瓦左右
到2030年推动南方五省区新能源再新增装机容量1亿千瓦左右
精准监测
一天96个时段每15分钟“捕风”
预测未来一周发电功率曲线
从广西桂林全州驱车一路往东，经过一个多小时的山路颠簸，记者来到位于东山瑶族乡的六字界风电场。
雾气氤氲，能见度不到5米。即使在这种条件下，六字界风电场风机监控系统上，25台风机的风速、发电状态仍一目了然。
“超短期功率预测，一天分为96个时段，每个时段15分钟。”六字界风电场副场长孙淼说，每一个风力发电厂都有不同高度的测风塔，每台风机上还装有一个小型气象站，这些设备会把风速、风向、气温、湿度实时传至监控系统，可以对超短期、短期，甚至未来一周的发电功率进行预测，再通过光纤网络传输到电网调度部门。
广西风电与光伏装机已突破1400万千瓦，占比超过全区统调装机的30%，在广东、广西、云南、贵州、海南等南方五省区居前列。广西电网公司桂林供电局电力调度控制中心主网调控一班副班长李燕杰介绍，桂林作为广西风力资源较为丰富地区之一，已建成投运了19座35千伏及以上的风电场，总容量超过227万千瓦，风电场站数量和装机容量均居广西首位。
阵风、来回折返的风，都是风机发电功率预测中的难点。“广西的陆地风电场大都建在丘陵地区。为解山地风电功率预测难题，广西建立了针对性的气象预报风速修正模型，采用深度神经网络学习算法，将风速预测偏差降低30%。”广西电网公司电力调度控制中心水电及新能源科经理卓毅鑫说，通过不断优选气象源与算法组合，开展多模型融合进行功率预测，大幅提升了预测的精准度。
能源场站的基础数据、自主可控的南网气象模式预报以及各级调度部门对预测模型的不断优化，多源数据的融合和利用，成为南方电网公司利用数字技术开展新能源功率预测的“宝藏”。
海量数据支撑多维度的精准预测、预判。2022年，南网总调联合南网科研院正式发布新能源多时空尺度精确预测培育计划，在平台上接入近800座新能源场站信息、3万多个发电单元，超8亿条气象数据，建立了覆盖南方五省区的网、省、地一体化协同预测场景、机制及评价体系，可满足多时空尺度新能源功率预测测试需求。
当前，南方电网公司正依托南网数据中心大数据与南网云高并发资源，集成10多种AI算法，针对复杂山区地形或转折性天气功率波动频率大等情况，开展分钟级的超短期精细化功率预测技术探索。
提前预判
多能互补实现削峰填谷
保障电网安全和电力供应
新能源发电量的“上蹿下跳”，对电力供应和电网安全带来极大挑战。
广西是南方五省区受天气影响最为复杂的省份。2022年，广西累计发生39天风电出力超过500万千瓦的大风天气。
“风太小，风机转不动；风速超过20米/秒，风机也会自动切出。”桂林全州黄花岭风电场运维值班员赵英杰说，自己每天都会查看发电功率预测曲线，看下这个月还能发多少电。
3月13日凌晨，受强冷空气影响，广西风电最大出力超过700万千瓦，最大负荷率达到75%。而13日白天，随着冷空气过境，风电出力大幅下降，至27万千瓦，日内风电波动幅度达到692万千瓦，接近日用电负荷的三分之一，且呈现完全“反调峰”特性：夜间出力大，白天用电高峰负荷时风电出力小。
“当天，我们的风电预测准确率达到98%。”卓毅鑫说，在提前预判后，广西电网公司通过优化区内水电、火电出力曲线，在风电大发时按最小出力运行全力吸纳风电，在风电减少过程中全力顶峰发电，同时在高峰用电时争取到580万千瓦电力支援，有力保障了电力供应平稳有序。
区别于集中式新能源，分布式新能源点多面广、分布散乱，实时出力与出力预测向来是行业重视的课题。大数据挖掘分析，正成为南方电网公司提升新能源实时掌控水平的有力手段。
佛山是广东制造业大市，工业用户对分布式光伏报装意愿大，越来越多的新能源用户接入佛山电网。目前，佛山地区光伏新能源用户已超1.5万户、光伏装机总容量已超150万千瓦。
在“以新能源为主体新型配电网管控系统”上，佛山市所有分布式光伏项目的实时发电状态、历史发电数据、未来出力预测情况等一览无遗。
“光伏发电主要靠太阳，突然来一朵云，发电量就会有很大的变化。”广东电网公司佛山供电局配网调度值班员邝梓佳说，“我们基于大数据分析管理思路，底层关联了南方电网公司统一部署的营销系统、计量系统以及生产运行相关数据，实现数据的互联互通，从而实现对海量分布式光伏出力智能实时测算和预测。”简单来说，就是通过在光伏项目上安装光伏辐照仪，将辐照度数据实时传回到配网主站，再通过大数据算法分析，推算出附近低压工业和居民光伏用户的实时发电情况。
“双碳”目标引领下，未来新能源发展将持续提速。到2025年，南方电网公司将推动南方五省区新能源新增装机容量1亿千瓦左右；到2030年，推动南方五省区新能源再新增装机容量1亿千瓦左右。
“为支撑未来海量新能源并网和消纳，南方电网公司将持续开展新能源多时空尺度精确预测培育计划，用人工智能组合预测的技术路径，不断提升新能源功率预测的精度。”南网总调水电及新能源处主管邓韦斯说。目前，南方电网公司正加快数字电网建设，以数字化引领绿色化发展，持续提升新能源消纳水平和能源综合利用效率，助力“双碳”目标实现。
南网报记者 黄勇华 林蓉蓉 徐春林 代进 通讯员 孔德淇 梁磊 陆冬琦 莫晓姣 陆国辉
标签：数字技术,新能源,功率,预测难题,南方电网
