一個嶄新的領(lǐng)域
風(fēng)力發(fā)電是目前國際上具有廣闊應(yīng)用前景的綠色清潔能源之一。近幾年，隨著風(fēng)力發(fā)電裝機容量的不斷提升，風(fēng)電占所在電網(wǎng)的比例也在逐步增加，但是由于風(fēng)電本身具有很大的隨機性和間歇性，運行過程受氣象條件制約十分明顯，給電網(wǎng)調(diào)度帶來了困難與挑戰(zhàn)。對風(fēng)電場的風(fēng)力進(jìn)行短期預(yù)報，是解決這一問題的有效途徑。
酒泉市氣象局局長王遂纏介紹，通俗講的風(fēng)電預(yù)報就是風(fēng)電場功率預(yù)測預(yù)報，根據(jù)氣象條件、統(tǒng)計規(guī)律等技術(shù)手段，對未來一段時間內(nèi)(比如60小時內(nèi))風(fēng)電場發(fā)電有功功率進(jìn)行預(yù)報，向電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)提交預(yù)報結(jié)果，以提高風(fēng)電場和電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行能力，充分利用風(fēng)能，同時降低風(fēng)電輸出對電網(wǎng)的影響。風(fēng)電預(yù)報的方法主要包括氣象數(shù)值模擬和數(shù)學(xué)統(tǒng)計兩種。影響風(fēng)電預(yù)報的因素主要包括氣象類因素，比如風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)功率密度、氣溫、氣壓、相對濕度等，還包括風(fēng)機性能、高度、位置等條件。
甘肅酒泉國家確定千萬千瓦級風(fēng)電基地，截止2011年裝機容量超過500萬千瓦，規(guī)劃2015年將達(dá)到1400萬千瓦，成為“陸上三峽”。目前，甘肅根據(jù)酒泉風(fēng)電場風(fēng)機和風(fēng)力情況，主要制作各風(fēng)電場36小時內(nèi)距離地面30米、50米、70米、100米和120米高度的風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)功率密度等要素預(yù)報，從而預(yù)報風(fēng)電場輸出功率。
風(fēng)電短期臨近和中短期預(yù)報，是基于實時測風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的超短期風(fēng)電預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)，服務(wù)于風(fēng)電基地。為電力調(diào)度提供風(fēng)電出力預(yù)測，為調(diào)度安排系統(tǒng)的發(fā)電計劃、保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行、降低備用容量和運行成本提供支撐是該系統(tǒng)的重要功用。
風(fēng)電預(yù)報：制約著電場功率預(yù)測預(yù)報
所謂風(fēng)電場功率預(yù)測預(yù)報，是指風(fēng)電場經(jīng)營企業(yè)根據(jù)氣象條件、統(tǒng)計規(guī)律等技術(shù)和手段，提前對一定運行時間內(nèi)風(fēng)電場發(fā)電有功功率進(jìn)行分析預(yù)報，向電網(wǎng)調(diào)度提交預(yù)報結(jié)果，以提高風(fēng)電場與電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行的能力。
國家能源局規(guī)定，風(fēng)電功率預(yù)報分日預(yù)報和實時預(yù)報兩種方式。日預(yù)報是指對次日0時至24時的預(yù)測預(yù)報，實時預(yù)報是指自上報時刻起未來15分鐘至4小時的預(yù)測預(yù)報，時間分辨率均為15分鐘。
日預(yù)報要求并網(wǎng)風(fēng)電場每日在規(guī)定時間前按規(guī)定要求向電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)提交次日0時至24小時每15分鐘共96個時間節(jié)點風(fēng)電有功功率預(yù)測數(shù)據(jù)和開機容量。
實時預(yù)報要求并網(wǎng)風(fēng)電場按規(guī)定要求每15分鐘滾動上報未來15分鐘至4小時風(fēng)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)和實時的風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)。
所以，電場功率預(yù)測預(yù)報是基于風(fēng)電預(yù)報的基礎(chǔ)之上。比如，未來一小時吹進(jìn)河西走廊的風(fēng)有多大?根據(jù)現(xiàn)有風(fēng)機性能指標(biāo)能產(chǎn)生多少電能?對風(fēng)電接入電網(wǎng)的安全有何影響?風(fēng)電企業(yè)將采取哪些措施應(yīng)對?風(fēng)電預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)首先要做出準(zhǔn)確的技術(shù)支撐，然后才有風(fēng)電場功率預(yù)測預(yù)報。
電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)則根據(jù)風(fēng)電場傳送的功率預(yù)測結(jié)果，綜合考慮系統(tǒng)運行要求，按照優(yōu)先調(diào)度風(fēng)電的原則，編制風(fēng)電場發(fā)電計劃。
但是，王遂纏認(rèn)為，風(fēng)的預(yù)報，首先受大的天氣尺度天氣影響，其次還受到區(qū)域內(nèi)諸如地形、小氣候等中小尺度影響，同時風(fēng)能預(yù)報要求的時間、水平和垂直高度都很高，還必須做到實時的業(yè)務(wù)運行，所以風(fēng)電預(yù)報的技術(shù)難度是很大的。
甘肅風(fēng)電預(yù)報已日趨成熟
王遂纏介紹，在國家能源局做出并網(wǎng)風(fēng)電場必須建預(yù)報系統(tǒng)之前，甘肅省已經(jīng)啟動了風(fēng)電預(yù)報技術(shù)的研發(fā)工作。甘肅省氣象局、酒泉市氣象局、甘肅省電力公司合作，在中國氣象局氣候中心、北京市氣象局支持下，研究風(fēng)能短期和短臨預(yù)報技術(shù)，初步建成風(fēng)電預(yù)報系統(tǒng)，從2010年開始向部分風(fēng)電場提供預(yù)報產(chǎn)品，是全國最早開展風(fēng)電預(yù)報的省市之一。
甘肅風(fēng)電預(yù)報始于2002年前后。為推進(jìn)“陸上三峽”建設(shè)，蘭州中心氣象臺科研人員2009年9月正式開發(fā)出甘肅省風(fēng)電功率預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可以輸出風(fēng)電場單點逐時的風(fēng)速大小、風(fēng)電場輸出功率等產(chǎn)品，預(yù)報準(zhǔn)確率較高，對風(fēng)電場風(fēng)電調(diào)度有較好的指導(dǎo)作用。
2011年2月21日，由甘肅省氣象局與酒泉市政府建設(shè)的酒泉市風(fēng)電預(yù)報中心也正式揭牌成立。該中心充分發(fā)揮氣象部門人才、資料和獨有的風(fēng)力數(shù)值天氣預(yù)報的優(yōu)勢，針對酒泉各大風(fēng)電企業(yè)進(jìn)行風(fēng)速、風(fēng)功率預(yù)報，為解決大規(guī)模風(fēng)電接入系統(tǒng)的安全運行提供保障。
王遂纏說，風(fēng)電預(yù)報技術(shù)難度大，而且受地形影響很大，國外同行跟我們的技術(shù)上沒有差異。目前，甘肅根據(jù)河西特殊地理、氣候環(huán)境，風(fēng)能預(yù)報技術(shù)有了積累，還在不斷研發(fā)，而且建立了風(fēng)能預(yù)報團隊。
一個是縱向聯(lián)合，中國氣象局在做風(fēng)電預(yù)報評估和技術(shù)開發(fā)中，甘肅省氣象局是主要參加單位。一個是橫向聯(lián)合，蘭州中心氣象臺與中科院寒旱所、甘肅省電力公司風(fēng)電中心共同研發(fā)。同時，蘭州還是全國的地學(xué)中心之一，集中了大量地學(xué)人才，通過綜合研發(fā)，能給風(fēng)電場提供前沿產(chǎn)品。
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