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南方電網(wǎng)云南電網(wǎng)服務(wù)新型電力系統(tǒng)建設(shè)紀(jì)實(shí)

來(lái)源：《中國(guó)電力報(bào)》 時(shí)間：2023-05-09 10:52

“追光捕風(fēng)”巧用氣象大數(shù)據(jù)

蔣燕 李玉江 李琛 周于欣

　　南方電網(wǎng)云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司依托氣象大數(shù)據(jù)運(yùn)用，緊扣電網(wǎng)發(fā)展涉及的氣象監(jiān)測(cè)、預(yù)警需求，不斷提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，不僅為云南新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供有效支持，也為云南電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)、安全生產(chǎn)等工作提供有力支撐。

聚焦微氣象特點(diǎn)

全力以赴“追光捕風(fēng)”

　　大理州是我國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能資源富集地區(qū)。海拔超過(guò)2500米的山脊，年平均風(fēng)速達(dá)每秒6.5米，全年日照時(shí)數(shù)平均2167小時(shí)，其中鶴慶、賓川等縣屬云南省乃至全國(guó)太陽(yáng)能資源最佳開(kāi)發(fā)區(qū)。并且，大理所處區(qū)域環(huán)境特殊，微地形微氣象特征明顯，“山腳是夏天、山頂是冬天”的情況比較常見(jiàn)。

　　“我們既要靠天吃飯，又不能完全看老天爺?shù)哪樕！痹颇想娋W(wǎng)電力科學(xué)研究院高級(jí)研究員蘇適說(shuō)。針對(duì)這一特有的氣候現(xiàn)象，云南電網(wǎng)一直致力于研究微氣象條件下如何改進(jìn)綠色能源功率預(yù)測(cè)技術(shù)，提高功率預(yù)測(cè)整體精度。

　　時(shí)隔7年，蘇適仍然記得他與同事爬上雪邦山的那個(gè)冬夜。雪邦山風(fēng)電場(chǎng)是云南海拔最高的風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)機(jī)分布在海拔3300~4235米的山脊上，近1000米的海拔落差，使得不同高度的風(fēng)機(jī)出力差別較大，采用傳統(tǒng)典型樣板風(fēng)機(jī)方式預(yù)測(cè)的風(fēng)機(jī)出力偏差較大，準(zhǔn)確性低。

　　蘇適說(shuō)：“高原上有微氣象，經(jīng)常同一座山頭，這臺(tái)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)得快，那臺(tái)風(fēng)機(jī)卻沒(méi)動(dòng)靜。”為了研究一種適用于立體垂直微氣象的風(fēng)機(jī)功率預(yù)測(cè)方法，2016年，蘇適和同事第一次登上山，夜間風(fēng)力更大，能測(cè)得更多數(shù)據(jù)。平日里風(fēng)吹不斷，這一夜卻尤為平靜，蘇適撲了個(gè)空。一個(gè)月后再次登山。這一晚，冷風(fēng)如刀，蘇適沒(méi)有白來(lái)。

　　蘇適和同事們默默堅(jiān)守在大山，致力于研究改進(jìn)風(fēng)機(jī)功率預(yù)測(cè)技術(shù)，提高風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)整體精度，讓電場(chǎng)風(fēng)機(jī)以最優(yōu)方式并網(wǎng)發(fā)電。后來(lái)，蘇適他們又多次前往雪邦山風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、實(shí)測(cè)具體參數(shù)，改進(jìn)風(fēng)機(jī)功率預(yù)測(cè)技術(shù)，提高了風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)整體精度，最終和大理供電局共同研究了一種動(dòng)態(tài)樣板風(fēng)機(jī)選取方法，對(duì)于微氣象環(huán)境下提高風(fēng)電的功率預(yù)測(cè)精度起到較大促進(jìn)作用。雪邦山風(fēng)電場(chǎng)改進(jìn)風(fēng)機(jī)功率預(yù)測(cè)技術(shù)后，整場(chǎng)發(fā)電功率超短期預(yù)測(cè)精度從86.3%提升到90.5%。

　　而通過(guò)開(kāi)展一系列類(lèi)似的研究，云南電網(wǎng)對(duì)于改進(jìn)綠色能源功率預(yù)測(cè)技術(shù)、提高功率預(yù)測(cè)整體精度取得了顯著成效，新能源發(fā)電功率超短期預(yù)測(cè)精度從84.2%提高到了87.6%。

優(yōu)化山火監(jiān)測(cè)算法

監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率提升6成

　　4月的云南，進(jìn)入高溫少雨季節(jié)，山火高發(fā)、頻發(fā)，直接影響輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。今年以來(lái)，云南電網(wǎng)電力科學(xué)研究院對(duì)山火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)算法進(jìn)一步優(yōu)化完善，將山火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率從20%提升到83%，從源頭上將山火對(duì)線路安全的影響降到最低，但監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率曾經(jīng)也倍受質(zhì)疑。

　　2018年，云南電網(wǎng)電力科學(xué)研究院提出了利用遙感衛(wèi)星結(jié)合信息化管控平臺(tái)，建立立體管控體系的構(gòu)想。當(dāng)時(shí)，云南電網(wǎng)主動(dòng)與衛(wèi)星遙感領(lǐng)域合作，針對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)的高空視角監(jiān)測(cè)建立了一套信息化管控平臺(tái)，可以基于森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)，結(jié)合歷年來(lái)山火發(fā)生規(guī)律，預(yù)測(cè)、防范云南的山火。當(dāng)衛(wèi)星通過(guò)可視化系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到山火時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)結(jié)合地理坐標(biāo)發(fā)出警報(bào)，再由護(hù)線員前往一線確認(rèn)核實(shí)。

　　“系統(tǒng)剛投入使用時(shí)，有一次有條220千伏線路發(fā)生山火，足足燃燒了兩個(gè)小時(shí)。但護(hù)線員卻沒(méi)有收到系統(tǒng)示警。后來(lái)我們查看實(shí)時(shí)衛(wèi)星俯拍圖，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星視野圖里是大片白色的云。原來(lái)是云擋住了衛(wèi)星的‘眼睛’。”云南電網(wǎng)電力科學(xué)研究院文剛說(shuō)。

　　圍繞上述“痛點(diǎn)”，文剛和同事們一起對(duì)算法模型進(jìn)行持續(xù)驗(yàn)證、優(yōu)化完善，保證了山火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率優(yōu)于80%，并通過(guò)三維激光掃描、山火風(fēng)險(xiǎn)分布圖、山火動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)圖、山火風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件等實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路通道內(nèi)山火風(fēng)險(xiǎn)提前研判。與此同時(shí)，云南電網(wǎng)拓展監(jiān)測(cè)渠道和視角，在全省各地的鐵塔上加裝“電子眼”，通過(guò)輸電線路視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)開(kāi)展火情監(jiān)測(cè)和應(yīng)急處置，大幅提升山火監(jiān)測(cè)預(yù)警效能。

新能源功率預(yù)測(cè)運(yùn)用

新能源基本實(shí)現(xiàn)全額消納

　　位于大理州馬鞍山山脈南段的石蒲塘風(fēng)電場(chǎng)，是云南風(fēng)力發(fā)電的主戰(zhàn)場(chǎng)。石蒲塘風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)99兆瓦，全年風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)3241小時(shí)，消納率100%。這樣高比例的綠色能源消納率，不僅是在風(fēng)電、光伏資源富集的大理州，在整個(gè)云南電網(wǎng)也是如此。2022年，納入云南省調(diào)平衡電源總發(fā)電量3408.25億千瓦時(shí)，其中新能源總發(fā)電量262.02億千瓦時(shí)，并網(wǎng)新能源基本實(shí)現(xiàn)全額消納，風(fēng)電發(fā)電利用率99.88%，光伏發(fā)電利用率99.58%。新能源消納率居全國(guó)前列，很大程度上在于云南電網(wǎng)依托氣象大數(shù)據(jù)運(yùn)用，為云南新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供有效支撐。

　　“今年寒潮時(shí)，新能源波動(dòng)較大，我們通過(guò)氣象大數(shù)據(jù)，提前做出預(yù)警和負(fù)荷調(diào)整，及時(shí)消除電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，保證了大理區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。”大理供電局系統(tǒng)運(yùn)行部李玉江說(shuō)。

　　據(jù)云南電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行部蔣燕介紹，通過(guò)天氣預(yù)報(bào)、天氣實(shí)況、場(chǎng)站出力、運(yùn)行限值等多種類(lèi)型數(shù)據(jù)，運(yùn)用物理方法和統(tǒng)計(jì)方法搭建新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型，云南電網(wǎng)風(fēng)光功率監(jiān)測(cè)及調(diào)度管理系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)每日滾動(dòng)預(yù)測(cè)未來(lái)10日新能源出力，同時(shí)接入單站未來(lái)8日功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、人工主觀訂正功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，成功實(shí)現(xiàn)多源預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的融合利用，有效提高了云南新能源出力預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。

　　責(zé)任編輯：沈馨蕊