7月29日，国网江苏省电力有限公司新能源大时空尺度发电预测平台正式建成投运，江苏电网成为首个实现大尺度、高精度、全覆盖新能源发电预测的省级电网。这是继江苏电网新能源发电数据中心后，国网江苏电力将移动互联、人工智能、大数据分析等现代信息技术应用于新能源消纳的又一项成果。
新能源功率预测可有效释放消纳空间
我国电源结构以火电为主，部分地区的火电占比超过70%，灵活调节电源比例严重不足。为了保证新能源的有效消纳，一般采取尽量压低火电出力的方式来提高新能源的消纳空间，在负荷低谷时段，由于火电已达到最小技术出力，因此必须采取人为限制新能源出力的方式来保障系统运行的稳定性。
江苏地区新能源经过十余年快速发展，已经进入规模庞大、地域广泛的替代能源阶段。得益于江苏电网的坚强网架，江苏新能源发电长期处于不限电、自由发电模式，但随着装机规模的迅速增长，局部地区的新能源发电消纳压力不断加大。
新能源功率预测，是根据新能源场站的历史功率、历史气象、地形地貌、数值天气预报、发电单元运行状态等数据建立新能源场站输出功率的预测模型，以风速、辐照、功率和数值天气预报等数据作为输入，结合新能源场站的运行状况，得到未来的输出功率。高精度的新能源功率预测对优化常规机组方式安排有着重要意义，而受现有新能源预测系统时间尺度及预测精度的限制，常规电源的机组组合优化未涉及开机方式，电源侧消纳空间尚未充分释放。
大时空功率预测，充分挖掘调峰潜力
火电机组启停是个复杂的热力过程，频繁启停对机组运行经济性、机组寿命以及发电系统的安全性影响较大。现行新能源功率预测时间尺度最长为72小时，以此为基础的系统优化将引起火电机组的频繁启停，无法得到最优的机组组合。
2016年年底，国网江苏电力根据多年实际运行经验，提出“增加新能源功率预测时长，提升新能源预测精度，提高新能源功率预测预见期，优化火电机组组合，促进新能源全额消纳”，并着手开展新能源发电5～7天中长期功率预测系统研发工作。
数值天气预报作为新能源功率预测的主要输入数据，长时间尺度功率预测需要考虑更大范围内天气系统的影响。现有数值预报多为区域中尺度模式，预报超过3天之后，模式误差迅速累积，可用性急剧下降;其次，考虑大型天气系统的全球预报模式的分辨率一般为30～50公里，无法精细化反映局地地形、地貌对天气系统的影响。
“突破高分辨率地形及大气底层垂直分层对大尺度模式计算效率及预报精度的制约，是大时空预测的关键。”某预测厂家技术负责人说。
国网江苏电力会同相关科研单位经过两年潜心研究，充分考虑大尺度天气系统影响，研发高分辨率数值预报区域嵌套方案;在计算能力、模式设置和预报技巧上对预报模式进行优化;开发基于一体化资料同化及影响新能源基地的高层大尺度天气系统大尺度天气系统模式嵌套区域设置无缝隙预报技术，建成大空间尺度、长时间尺度的省级数值天气预报系统，在保证数据可用性的同时，成功将预测时长提高至7天。
实测预测全互联，切实提高预测精度
“为了更好地促进新能源消纳，提升新能发电管理精益化程度，我们一方面积极探索新能源发电大时空尺度预测技术，另一方面超前开展新能源发电数据中心建设。”江苏电力调控中心主任陆晓介绍说，2018年5月，国网江苏电力新能源发电数据中心建成投运。
这套系统依托了“大数据+云计算”的互联网架构，整合各系统及相关社会资源，建立共享云平台，实现全省4055台风机和16362组光伏逆变器运行数据的实时监测，完成了全省65座测风塔、425座辐照仪的全寿命数据库构建，实现与省内各气象观测站的数据融合。该中心还率先开展数据挖掘工作，于2018年10月提前完成了对省内风光资源的摸底，掌握了省内资源特性，建立起10年的风、光资源数据库。“新能源大时空尺度发电预测平台在资源数据库的基础上，进一步探索了气象预测预报技巧，挖掘气象-功率的时空关联特性，提高预测模型精度。”陆晓说。
国网江苏电力通过新能源发电数据中心建设，有效加强了新能源场站运行管理，切实解决新能源场站运行数据对预测精度提升的制约。此次新能源大时空尺度发电预测平台深度融合数据中心、互联测风测光历史资料库，建立包含大时空尺度数值天气预报、测风测光气象观测数据、功率预测数据、实发功率数据的数据分析平台，探索气象-功率的时空关联特性，挖掘江苏电网连续14年新能源全额消纳发电数据库，构建了深度学习预测模型及高效训练样本，有效提高了新能源功率预模型精度。
记者从江苏电力调控中心了解到，新能源大时空尺度发电预测平台试运行半年以来，江苏电网新能源发电第三日功率预测精度同比提高3.8个百分点，并率先实现七日新能源发电功率准确预测，第七日平均预测精准度达84.2%，已达到全国三日预测平均精度。
在7月23日江苏电网负荷新高日，该预测平台首次全网功率预测(7月17日)准确度达83.2%，7月22日全网功率预测准确度达91.8%，为高负荷期间的方式计划安排提供了准确支撑。
“江苏电网新能源大时空尺度发电预测平台有效减少了新能源功率预测在时间尺度与精度上的限制，为火电机组在更大时间尺度下的开机方式优化提供可靠依据，可显著提升电力系统电源侧的新能源消纳能力，具有较好的实用意义与应用推广价值。”中国电科院新能源研究中心的丁杰说。
下一步，国网江苏电力将致力探索大电网安全管理新模式，建设传统发电、清洁能源发电、储能设备以及社会中海量可中断负荷构成的大规模源网荷储友好互动系统，协调解决清洁能源快速发展带来的发供用协同难题和大电网安全风险，持续推动企业和电网高质量发展。
