基于基準站聚合感知的分布式光伏可觀可測

江蘇，作為我國經(jīng)濟發(fā)展強省與新能源資源富集大省，在能源電力領域的供需兩端持續(xù)展現(xiàn)強勁的發(fā)展勢頭。其中，分布式光伏是江蘇新能源領域增長的主力軍。

面對大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)，如何才能有序可控監(jiān)測預測，促進分布式光伏消納和利用？

江蘇，交出了一張優(yōu)秀答卷。

01

總體情況江蘇分布式光伏增長迅猛，2024年月均增量超100萬千瓦。海量分布式光伏接入電網(wǎng)，給電網(wǎng)調(diào)度和運行帶來了挑戰(zhàn)，對分布式光伏的數(shù)據(jù)采集和觀測顯得愈發(fā)重要。

“基于基準站聚合感知的分布式光伏可觀可測”項目創(chuàng)新采用“以點代面”的聚合感知方式，利用光伏出力的空間相關性，將江蘇省劃分為若干分布式光伏集群區(qū)域，并在每個集群內(nèi)維護若干分布式光伏基準站，采用人工智能方法和大數(shù)據(jù)分析技術，通過基準站估算集群分布式光伏出力，實現(xiàn)全量分布式光伏的可觀可測。

江蘇分布式光伏可觀可測系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)方式相比，該項目無需加裝實時量測裝置，大幅節(jié)約成本；實現(xiàn)低壓分布式光伏高精度實時觀測，提升分布式光伏出力預測準確率近1個百分點，實時估算準確率達97%；每年可提升新能源消納率約1個百分點。

02

建設背景近年來，江蘇分布式光伏迎來爆發(fā)式增長，裝機總量超3400萬千瓦，占江蘇光伏裝機總量的60%以上。但現(xiàn)有的配網(wǎng)采集監(jiān)測網(wǎng)絡體系難以覆蓋全量分布式光伏用戶，海量的分布式光伏處于監(jiān)測“盲區(qū)”，這對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行影響較大。

分布式光伏“規(guī)模總量大”和狀態(tài)“監(jiān)測不充分”之間的矛盾日益突出，全量分布式光伏直采監(jiān)測模式實時性難以保證，現(xiàn)有推算算法未充分考慮低壓分布式光伏出力差異化特性……針對上述問題，國網(wǎng)江蘇電力深入研究人工智能與大數(shù)據(jù)挖掘方法，實現(xiàn)低壓分布式光伏可觀可測。

03建設大事記 

 2021年11月

國網(wǎng)江蘇電力調(diào)度控制中心與江蘇電科院組建了多學科交叉融合的專業(yè)團隊，研究利用數(shù)字化技術，在不加裝測量裝置的情況下觀測分布式光伏發(fā)電功率的方法。

江蘇電科院員工討論技術方案。

 2022年1月

團隊采用先進人工智能技術劃分光伏集群，以集群為單位估算分布式光伏實時出力，并在三周內(nèi)開發(fā)出分布式光伏可觀可測系統(tǒng)，首次估算分布式光伏實時出力，與營銷用電采集系統(tǒng)實際采集數(shù)據(jù)對比準確率達90%。江蘇電科院員工研究開發(fā)分布式光伏可觀可測系統(tǒng)。

 2023年3月

團隊結合江蘇省氣象監(jiān)測體系和省級氣象平臺氣象預測結果，采用包含神經(jīng)網(wǎng)絡在內(nèi)的多模型融合預測技術，以集群為單位開展分布式光伏未來出力預測，實現(xiàn)分布式光伏未來10天預測，短期預測準確率達94%。江蘇電科院員工分析分布式光伏可觀可測系統(tǒng)運行情況。

 2024年3月

團隊開發(fā)上線了江蘇全省分布式光伏未來10小時超短期預測功能。至此，覆蓋分布式光伏實時估算、短期預測、超短期預測的江蘇分布式光伏可觀可測系統(tǒng)全部建成，服務省、市、縣三級調(diào)度部門合理安排發(fā)電計劃和保障電網(wǎng)電力電量平衡。江蘇電科院員工現(xiàn)場檢查園區(qū)屋頂光伏運行情況。

04

特色亮點“網(wǎng)格式”覆蓋創(chuàng)新構建分布式光伏集群

項目結合氣象、地理位置、分布式光伏裝機密度等因素，將整個江蘇省劃分為206個分布式光伏集群，同一集群內(nèi)氣象資源一致，構建出全省分布式光伏集群監(jiān)測網(wǎng)格體系。

“以點代面”分布式光伏實時出力估算感知

項目創(chuàng)新采用以“點（基準站）”帶“面（分布式光伏集群）”的估算感知方法，將大數(shù)據(jù)與人工智能技術引入分布式光伏實時觀測領域，在不增加單點采集設備和投資的前提下，深度挖掘數(shù)據(jù)價值，實現(xiàn)低成本分布式光伏實時觀測。“以點代面”分布式光伏實時出力估算原理。

多模型融合

分布式光伏預測精度↑

項目以分布式光伏集群為單位，開展分布式光伏未來出力預測，建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡、時序預測深度學習等多預測模型，融合多模型預測結果，根據(jù)不同模型近段時間的表現(xiàn)，動態(tài)調(diào)整模型權重系數(shù)，以提升預測準確率。

05

建設人物

袁宇波

江蘇電科院總工程師

新型電力系統(tǒng)示范標桿項目負責人

國家電網(wǎng)公司科技研發(fā)類首席專家，主要從事交直流混合配電網(wǎng)、電力電子化系統(tǒng)控制保護等方面的工作和研究。獲中國標準創(chuàng)新貢獻一等獎、中國電力科學技術進步一等獎、中國專利獎，以及國家電網(wǎng)公司科學技術進步特等獎、一等獎等國家或省部級獎勵20余項。先后獲得長三角大工匠、國家電網(wǎng)公司專業(yè)領軍人才、國家電網(wǎng)公司工程技術專家、江蘇省高層次（333工程）人才、央企勞模、江蘇工匠等榮譽稱號。

高磊

江蘇電科院繼保自動化通信技術中心主任

新型電力系統(tǒng)示范標桿項目團隊核心成員

江蘇省高層次（333工程）人才，從事電網(wǎng)繼電保護、新能源與儲能運行控制等方面的工作和研究。承擔國家電網(wǎng)公司、國網(wǎng)江蘇電力科技項目8項，獲省部級以上獎項8項。出版專著3部，編制標準8項，發(fā)表EI論文20余篇，授權發(fā)明專利30余件。

杜云龍

國網(wǎng)江蘇電力調(diào)度控制中心水電及新能源處副處長

新型電力系統(tǒng)示范標桿項目指導專家

從事新能源調(diào)度運行管理工作。參與國家電網(wǎng)公司、國網(wǎng)江蘇電力研究課題10余項，發(fā)表論文10余篇，申請發(fā)明專利20余項。

卜強生

江蘇電科院首席技術總監(jiān)

新型電力系統(tǒng)示范標桿項目團隊核心成員

國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技能類首席專家，從事二次設備及系統(tǒng)的智能運維試驗、分布式光伏觀測、配電網(wǎng)智慧調(diào)控等方面的工作和研究。承擔國家電網(wǎng)公司、國網(wǎng)江蘇電力科技項目6項，獲省部級獎項9項。出版專著7部，編制標準10項，發(fā)表EI論文10余篇，獲得授權發(fā)明專利30余件。

羅飛

江蘇電科院繼保自動化通信技術中心專職

新型電力系統(tǒng)示范標桿項目核心成員及申報材料負責人

從事新能源與儲能運行管理方面的工作和研究。主持或參與國家電網(wǎng)公司、國網(wǎng)江蘇電力科技項目10余項。獲省部級科技進步獎1項，發(fā)表SCI或EI論文5篇，牽頭或參與編制國家、行業(yè)、企業(yè)標準4項，授權國家發(fā)明專利10件。

莊舒儀

江蘇電科院繼保自動化通信技術中心專職

新型電力系統(tǒng)示范標桿申報材料完成人

從事新能源、繼電保護及配網(wǎng)調(diào)控運行等方面的工作和研究。主持或參與國家電網(wǎng)公司、國網(wǎng)江蘇電力科技項目10余項。發(fā)表SCI或EI論文4篇，獲得授權國家發(fā)明專利18件、美國發(fā)明專利1件。