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报告03-德国风电功率预测简介国家电力调度通信中心华北电力调度通信中心吉林电力调度通信中心中国电力科学研究院新能源研究所无论是在欧洲还是中国,电网调度部门主要负责电力系统的调频、调峰以及安排发电计划和备用容量等业务。对于风电穿透率高的电力系统，准确预测风电输出功率不仅有助于调度部门提前调整调度计划，从而有效减轻风电对电网的影响，而且还可减少备用容量安排，降低系统运行成本。因此，风电功率预测在电网调度领域占有举足轻重的地位。风电功率预测的意义风电功率预测的核心价值主要体现在以下几个方面:(1)风电大规模利用的必要条件电力系统的运行特点是发电与用电必须实时平衡，这样才能保证系统的安全和稳定。风电具有间歇性、随机性和波动性，这就给电网调度、调峰、安全等带来一系列问题，准确的风电功率预测是解决以上问题的有效方法。根据风电功率预测结果及时掌握风电出力变化规律，从而可增强系统的安全性、可靠性和可控性。(2) 优化电网运行成本传统的发电计划基于电源的可控性和负荷的可预测性，这样制定和实施发电计划才有可靠的保证。随着风电的大规模开发，风电在电源中比例明显增加。如果不能提供风电功率预测，风电作为电源其出力的波动性会使发电计划难于制定，电网调度部门还必须预留与风电容量相当的备用容量进行调峰。目前，以利用风电功率预测技术为基础的系统调度管理是最为有效、经济的的解决办法，根据风电功率预测结果优化常规机组出力，可以有效降低系统运行成本。(3) 满足风电并网技术标准发展要求在即将由中国国家标准化管理委员会发布的中华人民共和国国家标准《风电场接入电力系统技术规定》中，提出风电场需要具备风电功率预测等功能。风电功率预测系统使风电场可以向电网公司提供准确的日前发电曲线，这使得调度部门可有效利用风电资源，提高风电发电上网小时数。在欧洲一些发达国家，电网公司会优先购买预测准确的风电场电量，限制预测不准的风电场电量或采取处罚措施。(4) 提高风电场发电效率建立风电功率预测系统对于风电场的日常运营有着重要意义，它可以为风电场的运行维护提供有益的参考。如在风机需要停机检修时，可以选择在风速较低、风电功率输出较小时进行，以减小风电场电量损失；在出现可能对风电场产生破坏作用的大风时，可以提前做好防护准备，及时调整风电场运行状态，减少风电场内部线路和变压器损耗，提高风电场上网电量。根据德国、丹麦等欧洲风电发达国家的经验，如果风机检修全部在小风期或者无风期完成，风电场每年的发电量将提高2%，以5万千瓦的风场为例，每年直接经济效益将超过120万元。(5) 优化风电市场价值在风电参与电力市场的系统中，风电场对风电功率进行预测，参与电力市场竞价，可以优化风电在电力市场中的电力价值。另外，应用风电功率预测系统所带来的好处还高度依赖于管理、技术和风电场的具体情况。风电功率预测对利益相关方的益处如表1所示。表1 风电功率预测对利益相关方的益处利益相关方代表国家益处电力供应商或系统平衡负责方荷兰改善电能供应与需求的匹配；向系统运营商提供更好的发电评估；减少付给系统运营商的平衡费用风电场运营商英国西班牙向电能供应商提供更好的预计产量信息，由于分享节省的平衡费用得到更高的收入配电系统运营商德国丹麦通过更好的潮流信息改善配电网管理，降低运行成本，推迟电网投资输电系统运营商德国丹麦美国通过更好的潮流信息改善配电网管理，降低运行成本，推迟电网投资。如果系统运营商向市场公开风电预测信息，系统平衡将更容易，费用也更低世界各国市场环境的不同决定了投资于风电功率预测的利益相关方的不同。在荷兰，电力供应商作为平衡负责方，通常为小规模风电生产商承担责任，支付任何的不平衡费用。因此，其电力供应商具有动力投资风电预测工具。在英国，电力生产商必须根据新电力交易安排保持在商定的输出功率。如果风电场输出功率不能控制在这一出力范围内，风电场运营商将会被处以罚款。因此，风电场运营商有兴趣投资风电预测工具。在西班牙，用于计算不平衡罚款的预测误差表达为平衡相对误差，这是每小时预测和实际生产电量的相对偏差。实际风电产量与计划产量的偏离根据整个系统的偏差支付，约为目前市场价格（0.9欧分/kWh）的30%。平衡罚金只适用于高于或低于超过预定发电20%的电量。因此，风电运营商可以从投资风电预测工具获益。在德国和丹麦，输电系统运营商（TSO）和配电系统运营商（DSO）负责系统平衡，并且有义务接收任何风电场，购买所有的上网风电。因此，在这些国家的系统运营商收益于投资风电预测工具。在美国加利福尼亚州，最近提出一个新的方案——间歇性能源参与计划，方案规定系统运营商负责整个系统的风电预测，而风电生产者向它支付预测费用。不平衡费用根据每月净不平衡进行结算，这样会使风电每小时的不平衡电量大部分都相互抵消。我国拥有丰富的风能资源，但风电功率预测技术却远