“追光捕風”巧用氣象大數據

蔣燕 李玉江 李琛 周于欣

　　南方電網云南電網有限責任公司依托氣象大數據運用，緊扣電網發展涉及的氣象監測、預警需求，不斷提升預測準確率，不僅為云南新型電力系統建設提供有效支持，也為云南電網防災減災、安全生產等工作提供有力支撐。

聚焦微氣象特點

全力以赴“追光捕風”

　　大理州是我國風能、太陽能資源富集地區。海拔超過2500米的山脊，年平均風速達每秒6.5米，全年日照時數平均2167小時，其中鶴慶、賓川等縣屬云南省乃至全國太陽能資源最佳開發區。并且，大理所處區域環境特殊，微地形微氣象特征明顯，“山腳是夏天、山頂是冬天”的情況比較常見。

　　“我們既要靠天吃飯，又不能完全看老天爺的臉色。”云南電網電力科學研究院高級研究員蘇適說。針對這一特有的氣候現象，云南電網一直致力于研究微氣象條件下如何改進綠色能源功率預測技術，提高功率預測整體精度。

　　時隔7年，蘇適仍然記得他與同事爬上雪邦山的那個冬夜。雪邦山風電場是云南海拔最高的風電場，風機分布在海拔3300~4235米的山脊上，近1000米的海拔落差，使得不同高度的風機出力差別較大，采用傳統典型樣板風機方式預測的風機出力偏差較大，準確性低。

　　蘇適說：“高原上有微氣象，經常同一座山頭，這臺風機轉得快，那臺風機卻沒動靜。”為了研究一種適用于立體垂直微氣象的風機功率預測方法，2016年，蘇適和同事第一次登上山，夜間風力更大，能測得更多數據。平日里風吹不斷，這一夜卻尤為平靜，蘇適撲了個空。一個月后再次登山。這一晚，冷風如刀，蘇適沒有白來。

　　蘇適和同事們默默堅守在大山，致力于研究改進風機功率預測技術，提高風電場功率預測整體精度，讓電場風機以最優方式并網發電。后來，蘇適他們又多次前往雪邦山風電場開展現場調研、實測具體參數，改進風機功率預測技術，提高了風電場功率預測整體精度，最終和大理供電局共同研究了一種動態樣板風機選取方法，對于微氣象環境下提高風電的功率預測精度起到較大促進作用。雪邦山風電場改進風機功率預測技術后，整場發電功率超短期預測精度從86.3%提升到90.5%。

　　而通過開展一系列類似的研究，云南電網對于改進綠色能源功率預測技術、提高功率預測整體精度取得了顯著成效，新能源發電功率超短期預測精度從84.2%提高到了87.6%。

優化山火監測算法

監測準確率提升6成

　　4月的云南，進入高溫少雨季節，山火高發、頻發，直接影響輸電線路的安全穩定運行。今年以來，云南電網電力科學研究院對山火衛星監測算法進一步優化完善，將山火衛星監測準確率從20%提升到83%，從源頭上將山火對線路安全的影響降到最低，但監測準確率曾經也倍受質疑。

　　2018年，云南電網電力科學研究院提出了利用遙感衛星結合信息化管控平臺，建立立體管控體系的構想。當時，云南電網主動與衛星遙感領域合作，針對衛星系統的高空視角監測建立了一套信息化管控平臺，可以基于森林火險預報，結合歷年來山火發生規律，預測、防范云南的山火。當衛星通過可視化系統監測到山火時，系統會及時結合地理坐標發出警報，再由護線員前往一線確認核實。

　　“系統剛投入使用時，有一次有條220千伏線路發生山火，足足燃燒了兩個小時。但護線員卻沒有收到系統示警。后來我們查看實時衛星俯拍圖，發現衛星視野圖里是大片白色的云。原來是云擋住了衛星的‘眼睛’。”云南電網電力科學研究院文剛說。

　　圍繞上述“痛點”，文剛和同事們一起對算法模型進行持續驗證、優化完善，保證了山火衛星監測準確率優于80%，并通過三維激光掃描、山火風險分布圖、山火動態風險預測圖、山火風險評估軟件等實現對輸電線路通道內山火風險提前研判。與此同時，云南電網拓展監測渠道和視角，在全省各地的鐵塔上加裝“電子眼”，通過輸電線路視頻在線監控系統，實時開展火情監測和應急處置，大幅提升山火監測預警效能。

新能源功率預測運用

新能源基本實現全額消納

　　位于大理州馬鞍山山脈南段的石蒲塘風電場，是云南風力發電的主戰場。石蒲塘風電場總裝機99兆瓦，全年風電利用小時數3241小時，消納率100%。這樣高比例的綠色能源消納率，不僅是在風電、光伏資源富集的大理州，在整個云南電網也是如此。2022年，納入云南省調平衡電源總發電量3408.25億千瓦時，其中新能源總發電量262.02億千瓦時，并網新能源基本實現全額消納，風電發電利用率99.88%，光伏發電利用率99.58%。新能源消納率居全國前列，很大程度上在于云南電網依托氣象大數據運用，為云南新型電力系統建設提供有效支撐。

　　“今年寒潮時，新能源波動較大，我們通過氣象大數據，提前做出預警和負荷調整，及時消除電網風險，保證了大理區域電網安全穩定運行。”大理供電局系統運行部李玉江說。

　　據云南電網系統運行部蔣燕介紹，通過天氣預報、天氣實況、場站出力、運行限值等多種類型數據，運用物理方法和統計方法搭建新能源發電功率預測模型，云南電網風光功率監測及調度管理系統已實現每日滾動預測未來10日新能源出力，同時接入單站未來8日功率預測數據、人工主觀訂正功率預測數據，成功實現多源預測數據的融合利用，有效提高了云南新能源出力預測準確率。