一個(gè)嶄新的領(lǐng)域
風(fēng)力發(fā)電是目前國(guó)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(jī)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(jī)性和間歇性，運(yùn)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(duì)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力進(jìn)行短期預(yù)報(bào)，是解決這一問題的有效途徑。
酒泉市氣象局局長(zhǎng)王遂纏介紹，通俗講的風(fēng)電預(yù)報(bào)就是風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，根據(jù)氣象條件、統(tǒng)計(jì)規(guī)律等技術(shù)手段，對(duì)未來一段時(shí)間內(nèi)(比如60小時(shí)內(nèi))風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電有功功率進(jìn)行預(yù)報(bào)，向電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)提交預(yù)報(bào)結(jié)果，以提高風(fēng)電場(chǎng)和電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行能力，充分利用風(fēng)能，同時(shí)降低風(fēng)電輸出對(duì)電網(wǎng)的影響。風(fēng)電預(yù)報(bào)的方法主要包括氣象數(shù)值模擬和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)兩種。影響風(fēng)電預(yù)報(bào)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(duì)濕度等，還包括風(fēng)機(jī)性能、高度、位置等條件。
甘肅酒泉國(guó)家確定千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地，截止2011年裝機(jī)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(chǎng)風(fēng)機(jī)和風(fēng)力情況，主要制作各風(fēng)電場(chǎng)36小時(shí)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(bào)，從而預(yù)報(bào)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率。
風(fēng)電短期臨近和中短期預(yù)報(bào)，是基于實(shí)時(shí)測(cè)風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的超短期風(fēng)電預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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(cè)，為調(diào)度安排系統(tǒng)的發(fā)電計(jì)劃、保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、降低備用容量和運(yùn)行成本提供支撐是該系統(tǒng)的重要功用。
風(fēng)電預(yù)報(bào)：制約著電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)
所謂風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，是指風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)根據(jù)氣象條件、統(tǒng)計(jì)規(guī)律等技術(shù)和手段，提前對(duì)一定運(yùn)行時(shí)間內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電有功功率進(jìn)行分析預(yù)報(bào)，向電網(wǎng)調(diào)度提交預(yù)報(bào)結(jié)果，以提高風(fēng)電場(chǎng)與電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的能力。
國(guó)家能源局規(guī)定，風(fēng)電功率預(yù)報(bào)分日預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)兩種方式。日預(yù)報(bào)是指對(duì)次日0時(shí)至24時(shí)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)是指自上報(bào)時(shí)刻起未來15分鐘至4小時(shí)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，時(shí)間分辨率均為15分鐘。
日預(yù)報(bào)要求并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)每日在規(guī)定時(shí)間前按規(guī)定要求向電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)提交次日0時(shí)至24小時(shí)每15分鐘共96個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)風(fēng)電有功功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和開機(jī)容量。
實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)要求并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)按規(guī)定要求每15分鐘滾動(dòng)上報(bào)未來15分鐘至4小時(shí)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)的風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)。
所以，電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是基于風(fēng)電預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)之上。比如，未來一小時(shí)吹進(jìn)河西走廊的風(fēng)有多大?根據(jù)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)性能指標(biāo)能產(chǎn)生多少電能?對(duì)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(duì)?風(fēng)電預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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(chǎng)功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)則根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)傳送的功率預(yù)測(cè)結(jié)果，綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)行要求，按照優(yōu)先調(diào)度風(fēng)電的原則，編制風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃。
但是，王遂纏認(rèn)為，風(fēng)的預(yù)報(bào)，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(shí)風(fēng)能預(yù)報(bào)要求的時(shí)間、水平和垂直高度都很高，還必須做到實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)運(yùn)行，所以風(fēng)電預(yù)報(bào)的技術(shù)難度是很大的。
甘肅風(fēng)電預(yù)報(bào)已日趨成熟
王遂纏介紹，在國(guó)家能源局做出并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)必須建預(yù)報(bào)系統(tǒng)之前，甘肅省已經(jīng)啟動(dòng)了風(fēng)電預(yù)報(bào)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(guó)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(bào)技術(shù)，初步建成風(fēng)電預(yù)報(bào)系統(tǒng)，從2010年開始向部分風(fēng)電場(chǎng)提供預(yù)報(bào)產(chǎn)品，是全國(guó)最早開展風(fēng)電預(yù)報(bào)的省市之一。
甘肅風(fēng)電預(yù)報(bào)始于2002年前后。為推進(jìn)“陸上三峽”建設(shè)，蘭州中心氣象臺(tái)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(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可以輸出風(fēng)電場(chǎng)單點(diǎn)逐時(shí)的風(fēng)速大小、風(fēng)電場(chǎng)輸出功率等產(chǎn)品，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較高，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)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(bào)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(dú)有的風(fēng)力數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)酒泉各大風(fēng)電企業(yè)進(jìn)行風(fēng)速、風(fēng)功率預(yù)報(bào)，為解決大規(guī)模風(fēng)電接入系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障。
王遂纏說，風(fēng)電預(yù)報(bào)技術(shù)難度大，而且受地形影響很大，國(guó)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(bào)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(bào)團(tuán)隊(duì)。
一個(gè)是縱向聯(lián)合，中國(guó)氣象局在做風(fēng)電預(yù)報(bào)評(píng)估和技術(shù)開發(fā)中，甘肅省氣象局是主要參加單位。一個(gè)是橫向聯(lián)合，蘭州中心氣象臺(tái)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(shí)，蘭州還是全國(guó)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(chǎng)提供前沿產(chǎn)品。
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