南方電網公司加快數字電網建設，提升新能源消納能力

　　利用風、光資源發(fā)電，加快可再生能源替代，是推動我國能源結構轉型、實現碳達峰碳中和目標的重要方面。黨的二十大報告明確指出，“加快規(guī)劃建設新型能源體系”。今年《政府工作報告》提出，“加快建設新型能源體系”。

　　風光雖好，卻要“看天吃飯”，其發(fā)電功率預測已經成為業(yè)界難題。隨著新能源規(guī)模和占比快速增加，新能源隨機性、間歇性、波動性對電網的影響越來越大。如何降低新能源發(fā)電不確定性帶來的影響，提升電網運行安全性和經濟性?近日，記者到廣東、廣西多地探訪，了解南方電網公司以數字技術破解新能源功率預測難題、助力新型能源體系建設的生動實踐。

　　新能源發(fā)展持續(xù)提速

　　到2025年南方電網公司將推動南方五省區(qū)新能源新增裝機容量1億千瓦左右

　　到2030年推動南方五省區(qū)新能源再新增裝機容量1億千瓦左右

　　精準監(jiān)測 一天96個時段每15分鐘“捕風” 預測未來一周發(fā)電功率曲線

　　從廣西桂林全州驅車一路往東，經過一個多小時的山路顛簸，記者來到位于東山瑤族鄉(xiāng)的六字界風電場。

　　霧氣氤氳，能見度不到5米。即使在這種條件下，六字界風電場風機監(jiān)控系統(tǒng)上，25臺風機的風速、發(fā)電狀態(tài)仍一目了然。

　　“超短期功率預測，一天分為96個時段，每個時段15分鐘。”六字界風電場副場長孫淼說，每一個風力發(fā)電廠都有不同高度的測風塔，每臺風機上還裝有一個小型氣象站，這些設備會把風速、風向、氣溫、濕度實時傳至監(jiān)控系統(tǒng)，可以對超短期、短期，甚至未來一周的發(fā)電功率進行預測，再通過光纖網絡傳輸到電網調度部門。

　　廣西風電與光伏裝機已突破1400萬千瓦，占比超過全區(qū)統(tǒng)調裝機的30%，在廣東、廣西、云南、貴州、海南等南方五省區(qū)居前列。廣西電網公司桂林供電局電力調度控制中心主網調控一班副班長李燕杰介紹，桂林作為廣西風力資源較為豐富地區(qū)之一，已建成投運了19座35千伏及以上的風電場，總容量超過227萬千瓦，風電場站數量和裝機容量均居廣西首位。

　　陣風、來回折返的風，都是風機發(fā)電功率預測中的難點。“廣西的陸地風電場大都建在丘陵地區(qū)。為解山地風電功率預測難題，廣西建立了針對性的氣象預報風速修正模型，采用深度神經網絡學習算法，將風速預測偏差降低30%。”廣西電網公司電力調度控制中心水電及新能源科經理卓毅鑫說，通過不斷優(yōu)選氣象源與算法組合，開展多模型融合進行功率預測，大幅提升了預測的精準度。

　　能源場站的基礎數據、自主可控的南網氣象模式預報以及各級調度部門對預測模型的不斷優(yōu)化，多源數據的融合和利用，成為南方電網公司利用數字技術開展新能源功率預測的“寶藏”。

　　海量數據支撐多維度的精準預測、預判。2022年，南網總調聯(lián)合南網科研院正式發(fā)布新能源多時空尺度精確預測培育計劃，在平臺上接入近800座新能源場站信息、3萬多個發(fā)電單元，超8億條氣象數據，建立了覆蓋南方五省區(qū)的網、省、地一體化協(xié)同預測場景、機制及評價體系，可滿足多時空尺度新能源功率預測測試需求。

　　當前，南方電網公司正依托南網數據中心大數據與南網云高并發(fā)資源，集成10多種AI算法，針對復雜山區(qū)地形或轉折性天氣功率波動頻率大等情況，開展分鐘級的超短期精細化功率預測技術探索。

　　提前預判 多能互補實現削峰填谷 保障電網安全和電力供應

　　新能源發(fā)電量的“上躥下跳”，對電力供應和電網安全帶來極大挑戰(zhàn)。

　　廣西是南方五省區(qū)受天氣影響最為復雜的省份。2022年，廣西累計發(fā)生39天風電出力超過500萬千瓦的大風天氣。

　　“風太小，風機轉不動;風速超過20米/秒，風機也會自動切出。”桂林全州黃花嶺風電場運維值班員趙英杰說，自己每天都會查看發(fā)電功率預測曲線，看下這個月還能發(fā)多少電。

　　3月13日凌晨，受強冷空氣影響，廣西風電最大出力超過700萬千瓦，最大負荷率達到75%。而13日白天，隨著冷空氣過境，風電出力大幅下降，至27萬千瓦，日內風電波動幅度達到692萬千瓦，接近日用電負荷的三分之一，且呈現完全“反調峰”特性：夜間出力大，白天用電高峰負荷時風電出力小。

　　“當天，我們的風電預測準確率達到98%。”卓毅鑫說，在提前預判后，廣西電網公司通過優(yōu)化區(qū)內水電、火電出力曲線，在風電大發(fā)時按最小出力運行全力吸納風電，在風電減少過程中全力頂峰發(fā)電，同時在高峰用電時爭取到580萬千瓦電力支援，有力保障了電力供應平穩(wěn)有序。

　　區(qū)別于集中式新能源，分布式新能源點多面廣、分布散亂，實時出力與出力預測向來是行業(yè)重視的課題。大數據挖掘分析，正成為南方電網公司提升新能源實時掌控水平的有力手段。

　　佛山是廣東制造業(yè)大市，工業(yè)用戶對分布式光伏報裝意愿大，越來越多的新能源用戶接入佛山電網。目前，佛山地區(qū)光伏新能源用戶已超1.5萬戶、光伏裝機總容量已超150萬千瓦。

　　在“以新能源為主體新型配電網管控系統(tǒng)”上，佛山市所有分布式光伏項目的實時發(fā)電狀態(tài)、歷史發(fā)電數據、未來出力預測情況等一覽無遺。

　　“光伏發(fā)電主要靠太陽，突然來一朵云，發(fā)電量就會有很大的變化。”廣東電網公司佛山供電局配網調度值班員鄺梓佳說，“我們基于大數據分析管理思路，底層關聯(lián)了南方電網公司統(tǒng)一部署的營銷系統(tǒng)、計量系統(tǒng)以及生產運行相關數據，實現數據的互聯(lián)互通，從而實現對海量分布式光伏出力智能實時測算和預測。”簡單來說，就是通過在光伏項目上安裝光伏輻照儀，將輻照度數據實時傳回到配網主站，再通過大數據算法分析，推算出附近低壓工業(yè)和居民光伏用戶的實時發(fā)電情況。

　　“雙碳”目標引領下，未來新能源發(fā)展將持續(xù)提速。到2025年，南方電網公司將推動南方五省區(qū)新能源新增裝機容量1億千瓦左右;到2030年，推動南方五省區(qū)新能源再新增裝機容量1億千瓦左右。

　　“為支撐未來海量新能源并網和消納，南方電網公司將持續(xù)開展新能源多時空尺度精確預測培育計劃，用人工智能組合預測的技術路徑，不斷提升新能源功率預測的精度。”南網總調水電及新能源處主管鄧韋斯說。目前，南方電網公司正加快數字電網建設，以數字化引領綠色化發(fā)展，持續(xù)提升新能源消納水平和能源綜合利用效率，助力“雙碳”目標實現。

　　南網報記者 黃勇華 林蓉蓉 徐春林 代進 通訊員 孔德淇 梁磊 陸冬琦 莫曉姣 陸國輝