1.2 德國
目前,德國的風電裝機容量居世界第三,其 2009 年最新修訂的《可再生能源法》規(guī)定:包括風電在內(nèi)的
可再生能源可以無條件就近上網(wǎng),電網(wǎng)運行商有義務提供技術上的保證。因此,輸電網(wǎng)運營商和配電網(wǎng)運營商
負責其各自系統(tǒng)的平衡,并且有義務接納任何風電場的上網(wǎng)電力,購買所有的風電上網(wǎng)電量。德國電網(wǎng)分為四個控制區(qū),分別由四個輸電系統(tǒng)運行商負責風電功率的平衡。為了使平衡風電的成本最小,同時保證四個輸電系統(tǒng)運營商之間責任平等,德國法律要求風電在不同區(qū)域之間實時交換。為了確保風電上網(wǎng),日前和超短期風
電功率預測成為了電網(wǎng)調(diào)度部門必不可少的支持系統(tǒng)。德國四個輸電系統(tǒng)運營商與德國太陽能研究所(ISET)聯(lián)合開發(fā)了一套風電管理系統(tǒng) WPMS。該系統(tǒng)包括在線監(jiān)測、日前風電功率預測和超短期預測(15 分鐘~ 8 小時)三部分,系統(tǒng)使用德國氣象服務機構(DWD)的Lokalmodell 模式作為數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)源,采用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡計算典型風電場的功率輸出,然后利用在線外推模型計算某區(qū)域注入到電網(wǎng)的總風電功率。其中,日前預測的時間分辨率為 15 分鐘或 1 小時,預測未來0 ~ 48 小時的輸出功率,每天更新 2 次。超短期預測的時間分辨率為 15分鐘,預測未來 0 ~ 8 小時的輸出功率,每小時更新 1 次。德國的四個輸電系統(tǒng)運營商以及澳大利亞和意大利的系統(tǒng)運營商都在使用該系統(tǒng)。Previento 是 德 國 OldenBurg 大學開發(fā)的一個預測系統(tǒng),目前由能源和氣象系統(tǒng)公司(EMSYS)負責營銷。預測方法與 Risø 實驗室開發(fā)的Prediktor 系統(tǒng)類似,但它主要對一個較大的區(qū)域的風電輸出功率進行預測,并估計預測的不確定性。系統(tǒng)同樣使用德國氣象服務機構(DWD)的 Lokalmodell 作為數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)源,預測的時間尺度為 48 小時。
1.3 西班牙
西班牙風電的發(fā)展得益于《電力法》和《皇家法案》。西班牙擁有一個成熟穩(wěn)定的電力市場,鼓勵風電積極參與市場競爭,并為風電提供政府補貼。LocalPred-RegioPred 是西班牙可再生能源中心(CENER)與西班牙能源、環(huán)境和技術研究中心(CIEMAT)聯(lián)合開發(fā)的風電功率預測系統(tǒng),該系統(tǒng)將高分辨率的中尺度氣象模式與統(tǒng)計學模型相結合,預測未來 0-48 小時的功率輸出。LocalPred 模型主要用于復雜地形風電場的預測,采用 CFD 算法,使用 MM5 中尺度氣象模式作為數(shù)值天氣預報生產(chǎn)模式。MM5 可以預測未來 72 小時所有相關氣象要素,空間分辨率為 1km2。RegioPred 在LocalPred 模型單個風電場預測的基礎上,預測區(qū)域的功率輸出。系統(tǒng)還包含超短期預測,通過線形 ARMA模型實現(xiàn)。
西 班 牙 Casandra 系 統(tǒng) 是 通 過CASNDRA 項目資助開發(fā)的風電功率預測系統(tǒng),該項目由 Castilla-La大學的 MOMAC 項目組與 Gamesa公司聯(lián)合承擔。MOMAC 成員開發(fā)了一個中尺度氣象模型,然后利用基于模式輸出統(tǒng)計技術的統(tǒng)計降尺度方法(SDM)對中尺度模型預測結果的系統(tǒng)誤差進行修正。2002 年 9 月至 2003 年 3 月,Casandra 風電功率預測系統(tǒng)在西班牙的 2 個風電場進行了測試,預測的均方根誤差均小于10%。
西班牙電力公司(REE)為應對風電的大規(guī)模發(fā)展,委托馬德里卡洛斯三世大學開發(fā)了 Sipreόlico 系統(tǒng)。
該系統(tǒng)使用西班牙 HIRLAM 的數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù),以及西班牙全國 80%風電機組的 SCADA 系統(tǒng)數(shù)據(jù),采用統(tǒng)計模型對風電輸出功率進行預測。預測的時間尺度是 48 小時,時間分辨率是 1 小時。該系統(tǒng)目前在西班牙電力公司控制中心運行。
1.4 美國
美國風電總裝機容量位居世界第二,某些風能資源比較豐富的州對風電采取相對完全的電力市場上網(wǎng)定價機制,要求風電場自己進行風能預測以參加日前和小時前市場,或由系統(tǒng)運營商負責整個系統(tǒng)的風電預測,風電場向他支付預測費用。在這一政策驅(qū)動下,美國的風電開發(fā)企業(yè)和研究機構紛紛開展風電功率預測研究。