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如何让风电、光电功率预测更精确

文章来源:亮报 作者:王震 赵龙 王定美 点击:次 时间:2014/6/9 9:29:44 转载:

经过多年的努力,国网甘肃电力测风测光网络已初步建成。这是一个全力服务甘肃清洁能源健康发展的“情报网”,它可以全天候实时收集甘肃河西走廊风、光的相关数据,实现大规模风、光资源的实时精确测量,提升了风电、光电短期预测精确度,有效提高了清洁能源的发电。 

国网甘肃电力测风测光网络初步建成 

近年来,甘肃风电发展迅猛。从2006年至今,全省风电装机量从6.4万千瓦增长到703万千瓦,增长近110倍;风电发电量从0.99亿度增长到117亿度,增长近118倍。 

光伏发电近年来也快速发展,目前全省光伏发电总装机容量达434万千瓦,加上已开展前期工作的光伏项目,总装机量近600万千瓦。甘肃已经超过青海,成为国内光伏发电装机规模最大的省份。 

国网甘肃电力测风测光网络建设与风电、光伏产业发展热潮紧密相随。以前,测风塔自动气象站多由气象、环保部门建造,用于气象观测和环境监测。近年来,政府、企业开始投资兴建测风塔,以便获取风电场建设的第一手风能资料。 

2008年之前,甘肃汇能公司在甘肃境内建造了81座非实时测风塔,集中于酒泉的瓜州、玉门等地。2009年至2012年间,国网甘肃省电力公司电力科学研究院风电技术中心结合风电场及测风塔位置,挑选了其中27座非实时测风塔进行实时改造,并结合酒泉地区风电场风机的布局,进行风电基地的测风塔布局,新建了10座实时测风塔。截至目前,甘肃省共有37座实时测风塔用于风电超短期功率预测,测风网初步形成。 

2010年之前,甘肃省仅有气象部门建造的4座测光站。2012年开始,国网甘肃省电力公司电力科学研究院风电技术中心依据每座测光站的监测范围,结合光伏电站的布局,进行测光站布局,至今共建成15座测光站,分布于兰州至酒泉的河西走廊之上,从而形成测光网。

测风测光网形成后,测风、测光数据经由实时测风塔、测光站采集,经无线(GPRS)通道上传至中心站,中心站对数据进行处理后,将它们上传至内网服务器,为风电、光电功率预测系统提供情报数据。功率预测系统能对各个风电场、光伏电站进行短期、超短期功率预测,得出未来15分钟至4小时的风电场功率出力,为风电调度提供支撑。

国网甘肃省电力公司电力科学研究院风电技术中心近期还将新建7座测风塔和6座全天空成像仪(用于计算天空云量,从而推算云层遮光率),服务风电、光电功率预测。 

目前,国网甘肃电力测风测光网络已初步建成,测风、测光覆盖率分别达到89%和94%,有效减少了弃风、弃光电量,提升清洁能源的消纳水平。

精准实时预测支撑新能源科学调度

甘肃河西走廊风力资源丰富,且大部分地区处于太阳能辐射资源丰富区和较丰富区,拥有发展新能源得天独厚的优势。随着风电和光伏的大规模建设,截至2013年11月底,甘肃电网清洁能源装机量占总装机量的比重已过半,这使甘肃电网的能源结构发生了质的变化。

科学调度风电和光电,已成为保证电网安全稳定运行的必要手段,而作为科学调度的支撑,对风电、光电的功率进行精确预测尤为重要。风电、光电的功率预测,离不开气象数据的支撑,尤其在超短期(0~4小时)预测上,必须要有实时的测风、测光数据支撑。

短期风电及光伏功率预测可借助数值天气预报来进行,但数值天气预报一般是由气象部门依据区域内气象站、气象雷达、气象船只等的监测数据,每天分两次进行计算。由于每天只进行两次预测,所使用的观测数据并不具有实时性。

同时,测风、测光网络可根据测风塔、测光站之间的相关性,计算出一定距离范围内未建测风塔、测光站区域的风电场、光伏电站推算风速及辐照,进行风电场、光伏电站出力超短期预测。另外,它也能根据网络中多个测风塔的测风数据,修正某一测风塔或某一区域的测风数据,进行数据的相互支撑。

国网甘肃电力通过实时测风、测光网络获取的数据,对数值天气预报进行修正,得到更为精准的预报结果,从而提高风电、光电功率短期预测精度。

【小知识】

什么是测光站?

测光站即测光自动气象站,一般安装于空旷无遮挡的房屋顶部,高度为2~3米处。通过配备的相关气象设备,测光站能全天候不间断地进行太阳光的全辐射、反射辐射、温度、湿度、气压以及风速、风向等数据的采集,结果被记录并存储于安装在测光站内的数据记录仪中,并通过特定的通信方式传输到中心站后进行分析处理。

什么是测风塔?

测风塔即测风塔自动气象站,一般架设在风电场场址内。简单地说,测风塔就是在不同层高加装了风速计、风向仪以及温湿度、气压监测的塔形构筑物,可以全天候无间断地采集一定高度内的风速、风向和适当位置的温度、湿度、气压等数据,通过无线或有线传输方式将风资源数据传至中心站,最终加以应用。

测风塔的数据采集及传输同测光站类似,测风塔与测光站采集的气象数据也部分相同。但测光站主要采集的是太阳光的全辐射和散射辐射以及组件温度以应用于预测系统,其风速、风向的测量仅为辅助数据,测量点距地面高度较低;测风塔主要采集的是高度为10~100米的风速风向

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