1．案例概述

2020年底3060“雙碳”目標提出后，2021年3月12日，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》全文發布，其中要求能源行業加快推進能源革命，建設清潔低碳、安全高效的能源體系。光伏、風電為代表的新能源在新型電力系統中逐漸占據主導地位，但此領域缺乏針對性強的專業氣象服務。預計從2020-2030年，我國能源消費總量將增加20%，非化石能源是滿足這部分增量的關鍵，占一次能源比例將從16.4%提升至26%。截止到2020年底，我國光伏裝機容量為253.43GW，風電裝機容量為281.53GW，如到2030年需完成1200GW新能源裝機量的目標，那么在未來10年間需要完成665.04GW的增長。

由于風電、光伏本身所具有的隨機性及波動性，其大規模接入電網對電力系統的安全穩定運行帶來了沖擊，提前預測風電、光伏在多種時間尺度上的輸出功率，并根據預測結果預留消納空間是我國提高新能源消納水平和保障電力系統安全的重要技術手段。更為準確可靠的功率預測，是使之從“可用”到“好用”，妥善安排生產計劃、維持系統安全、維護能源市場供需穩定、提高能源利用效率所急需的關鍵技術之一，是解決新能源消納難題的“牛鼻子”。

由于風電和光伏“靠天吃飯”的屬性，作為電站功率預測的重要輸入，所在位置氣象觀測數據和數值天氣預測的精度在很大程度上決定了功率預測的水平。本項目針對市場上多數分布式電站氣象裝備落后或缺失、環境監測數據精度不高、偏差隨季節波動大、系統效率過百現象普遍，歷史數據基本不可用，運維團隊無法進行數據挖掘，組件的衰減缺少數據支撐，項目年度考核指標無數據支撐，項目檢修等運維工作較主觀，可能損失應發電量等問題，引入了高精度能源氣象裝備及數值預測技術。通過這些高精度裝備和數據，提升了光伏電站運維智能化水平，提高發電小時數，增加了電站收益。

2．應用場景

場景1：分布式光伏電站運維、功率預測和資源評估

此方案適用于地面式和屋頂式光伏電站，通過在電站加裝的高精度能源氣象裝備，可以測量電站所在位置太陽輻射、背板溫度、氣溫、氣壓、濕度、風向、風速和降水等氣象參數，同時通過裝備云端為光伏電站提供數值天氣預報和功率預測。顯著改善了數據質量，電站PR診斷誤差在現有基礎上平均下降約60%。數據可有效支撐電站運維智能化水平、改進運維策略、提高發電小時數、支撐收益考核等。

來源：南京旗云中天科技有限公司

圖 49 江蘇某分布式光伏電站（地面式）

圖 50 江蘇某分布式光伏電站（屋頂式）

場景2：集中式光伏電站運維、功率預測和資源評估

此方案適用于大型集中式光伏電站，通過在電站加裝的高精度能源氣象裝備，可以測量電站所在位置主測光站和輔測光站，測量太陽總輻射、散射輻射、背板溫度、氣溫、氣壓、濕度、風向、風速和降水等氣象參數，同時通過裝備云端為光伏電站提供訂正數值天氣預報和功率預測。顯著改善了數據質量，電站PR診斷誤差在現有基礎上平均下降約60%，減少了功率預報考核的壓力等。同時，高精度觀測數據和預報數據可有效支撐電站運維智能化水平、改進運維策略、提高發電小時數、支撐收益考核等。

圖 51 新疆某大型集中式光伏電站

場景3：重大天氣主動感知與預警

此方案適用于所有類型電站和電網。通過在電站或者輸配電線路位置加裝高精度能源氣象裝備一體機，為目標提供凍雨、大風、雷電、寒潮、高溫等重大災害天氣感知與預警，構建立重大天氣多級評價指標，構建地域重大天氣主動感知體系、實現重大天氣自動判別和過程影響評估。

注：朱紅色表示降雪、綠色表示凍雨、藍色表示降雨

圖 52 某電站凍雨等重大天氣感知與預警

3．案例總結

顯著改善數據質量。高精度能源氣象裝備數據精度較原有裝備提升15-30倍，電站發電效率（PR）診斷誤差在原有基礎上平均下降約60%（如圖所示，藍色和紅色原點表每日PR值，藍色和紅色粗實線表示一個時段的平均PR值）。

圖 53 某電站采用高精度能源氣象裝備后，電站發電效率（PR）分析

高效提升運營水平。高精度觀測數據和預報數據，有效解決了電站運維無數據支撐，項目檢修等運維工作較主觀等問題，提升了電站運維智能化水平，改進運維策略，增加了發電小時數和收益考核等。