在“雙碳”戰(zhàn)略推動下，風(fēng)電作為核心可再生能源的裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，其發(fā)電的波動性與間歇性對電力系統(tǒng)調(diào)度構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。風(fēng)功率預(yù)測正憑借技術(shù)迭代加速成為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心技術(shù)環(huán)節(jié)，而電力綜合自動化設(shè)備（簡稱綜自）作為數(shù)據(jù)貫通的關(guān)鍵支撐，為預(yù)測系統(tǒng)的精準(zhǔn)落地提供了核心硬件基礎(chǔ)。當(dāng)前風(fēng)功率預(yù)測的核心瓶頸已從算法模型轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)質(zhì)量與傳輸可靠性：行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，約70%的預(yù)測誤差源于輸入數(shù)據(jù)的缺失、延遲或失真，而風(fēng)電場廣域分布、電磁環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，進(jìn)一步放大了數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)碾y度。山東億諾電氣正是針對這一行業(yè)痛點(diǎn)，以自主研發(fā)的在線監(jiān)測技術(shù)解決"數(shù)據(jù)準(zhǔn)不準(zhǔn)"的問題，以工業(yè)級有/無線雙模傳輸技術(shù)解決"數(shù)據(jù)通不通"的問題，構(gòu)建覆蓋"采集-傳輸-融合-送"的全鏈條風(fēng)功率預(yù)測數(shù)據(jù)支撐體系。助力風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合、功率精準(zhǔn)預(yù)測及數(shù)據(jù)向省公司的規(guī)范轉(zhuǎn)發(fā)。
一、系統(tǒng)架構(gòu)與數(shù)據(jù)采集體系
山東億諾電氣的核心技術(shù)創(chuàng)新，在于突破了傳統(tǒng)風(fēng)功率預(yù)測"僅依賴氣象數(shù)據(jù)"的單一維度局限。行業(yè)普遍存在的痛點(diǎn)是：當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)絕緣劣化、載流異常等隱性故障時(shí)，實(shí)際出力會顯著低于理論計(jì)算值，但傳統(tǒng)模型無法感知這一變化，導(dǎo)致預(yù)測誤差驟增。針對這一問題，公司首次提出"氣象-設(shè)備-功率"耦合預(yù)測算法框架，將自主研發(fā)的開關(guān)柜局放、電纜接地環(huán)流、分布式光纖測溫等在線監(jiān)測數(shù)據(jù)深度融入預(yù)測模型，通過設(shè)備健康度因子動態(tài)修正功率輸出曲線，可有效排除設(shè)備隱性故障導(dǎo)致的預(yù)測偏差。
風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)采用“端-邊-云”三層架構(gòu)，依托綜自系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全流程數(shù)據(jù)貫通。底層感知層由山東億諾電氣科技有限公司統(tǒng)一集成部署多類型監(jiān)測設(shè)備，其中包含配套選用的高精度氣象參數(shù)監(jiān)測終端，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度、氣壓等關(guān)鍵氣象要素的穩(wěn)定采集；同時(shí)搭載公司自主研發(fā)的在線監(jiān)測裝置，采用熒光光纖測溫等技術(shù)，可在-40℃~85℃寬溫域環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)鍵參量測量精度達(dá)±0.1℃。多類監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚融合，為風(fēng)功率計(jì)算與預(yù)測模型構(gòu)建提供全面、精準(zhǔn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置：部署開關(guān)柜局放監(jiān)測系統(tǒng)（特高頻+超聲波+暫態(tài)地電波三合一技術(shù)）、集電線路故障預(yù)警裝置，實(shí)時(shí)捕捉設(shè)備絕緣劣化與線路異常，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致的預(yù)測偏差山東億諾電氣科技有限公司。
衛(wèi)星與氣象數(shù)據(jù)融合模塊：接入風(fēng)云四號衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)（空間分辨率3km×3km）與中國氣象局CMA-WSP系統(tǒng)輸出（時(shí)間分辨率15分鐘），通過數(shù)據(jù)同化算法實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)互補(bǔ)，提升預(yù)測模型的時(shí)空適應(yīng)性。
所有監(jiān)測數(shù)據(jù)通過山東億諾電氣的混合傳輸網(wǎng)絡(luò)（光纖為主，4G/LoRa無線為輔）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)上傳，該網(wǎng)絡(luò)具備抗干擾能力強(qiáng)、傳輸延遲≤50ms的技術(shù)優(yōu)勢，滿足風(fēng)電場廣域分布的通信需求。
二、核心預(yù)測算法與云端處理流程
數(shù)據(jù)上傳至邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)后，采用LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)+物理模型融合算法進(jìn)行初步處理：
1．特征工程階段：提取風(fēng)速風(fēng)向時(shí)空分布、溫度濕度垂直梯度、氣壓變化率等18類關(guān)鍵特征，通過主成分分析（PCA）降維至8維核心向量。
2．模型訓(xùn)練環(huán)節(jié)：以近5年歷史數(shù)據(jù)（含極端天氣樣本）訓(xùn)練基礎(chǔ)模型，實(shí)時(shí)接入山東億諾在線監(jiān)測的設(shè)備健康狀態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)修正預(yù)測參數(shù)，實(shí)現(xiàn)"氣象-設(shè)備-功率"的耦合建模。
3．云端協(xié)同計(jì)算：邊緣節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)預(yù)處理后，統(tǒng)一上傳至云平臺并與省調(diào)系統(tǒng)開展數(shù)據(jù)交互，依托雙向校驗(yàn)機(jī)制保障預(yù)測結(jié)果保持一致。平臺具備高性能并行數(shù)據(jù)處理能力，有效壓縮預(yù)測周期，充分適配調(diào)度業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)運(yùn)行需求。
綜自系統(tǒng)在此環(huán)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵作用，其遠(yuǎn)動通訊裝置實(shí)現(xiàn)預(yù)測結(jié)果向省公司調(diào)度中心的無縫傳輸，傳輸協(xié)議兼容IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，保障數(shù)據(jù)交互的安全性與規(guī)范性。
三、系統(tǒng)應(yīng)用效果與技術(shù)優(yōu)勢
該風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢：
1．預(yù)測精度提升：短期預(yù)測誤差≤5%，中長期誤差≤8%，較傳統(tǒng)模型降低3-4個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
2．設(shè)備協(xié)同優(yōu)化：通過在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測結(jié)果的聯(lián)動分析，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變槳控制與升壓站設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的動態(tài)調(diào)整，提高發(fā)電效率。
3．運(yùn)維成本降低：集電線路故障預(yù)警裝置可大幅壓縮故障定位耗時(shí)，快速完成故障研判定位，有效削減日常運(yùn)維投入，顯著降低年度運(yùn)維成本。
4．電網(wǎng)調(diào)度適配：預(yù)測結(jié)果通過綜自系統(tǒng)實(shí)時(shí)同步至省公司，為自動發(fā)電控制與自動電壓控制控制提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐，有效減少棄風(fēng)率。
作為新能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心參與者，山東億諾電氣以綜自技術(shù)為根基，通過在線監(jiān)測、無線傳輸與多源數(shù)據(jù)融合的深度協(xié)同，構(gòu)建的風(fēng)功率預(yù)測解決方案，正為新型電力系統(tǒng)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。未來隨著AI算法與5G技術(shù)的深度融合，公司將持續(xù)迭代產(chǎn)品與方案，推動風(fēng)功率預(yù)測向更高精度、更廣覆蓋、更優(yōu)適配方向發(fā)展，助力風(fēng)電行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

審核編輯 黃宇