中仟建设“新能源发电功率预测与调度系统 V1.0”斩获软著,构筑新型电力系统智慧核心

在“双碳”目标的宏伟蓝图下,以风电、光伏为代表的新能源正以前所未有的速度重塑全球能源格局。然而,其与生俱来的间歇性、波动性和不确定性,如同一柄“双刃剑”,在为绿色转型注入澎湃动力的同时,也给电网的安全、稳定、经济运行带来了前所未有的挑战。精准预测新能源出力,并据此进行智能化调度,已成为构建以新能源为主体的新型电力系统亟...

2025.07.03

引言:破解“风光”密码,点亮智慧电网
在“双碳”目标的宏伟蓝图下,以风电、光伏为代表的新能源正以前所未有的速度重塑全球能源格局。然而,其与生俱来的间歇性、波动性和不确定性,如同一柄“双刃剑”,在为绿色转型注入澎湃动力的同时,也给电网的安全、稳定、经济运行带来了前所未有的挑战。精准预测新能源出力,并据此进行智能化调度,已成为构建以新能源为主体的新型电力系统亟待解决的核心命题。中仟建设(湖北)有限公司(以下简称“中仟建设”)洞悉行业痛点,厚积薄发,其自主研发的“新能源发电功率预测与调度系统 V1.0”(登记号:2025SR1072551)于近日成功获得中华人民共和国版权局颁发的《计算机软件著作权登记证书》。这不仅是一项重要的知识产权成果,更是中仟建设深度融入能源战略,赋能新型电力系统建设的关键里程碑,标志着公司在新能源数字化、智能化管控领域迈入了国内领先梯队。

第一部分:时代召唤——新能源高比例渗透下的核心挑战与系统使命

  1. 挑战深水区:

    • “靠天吃饭”的困局: 风电“捕风捉影”,光伏“向阳而生”,其出力高度依赖气象条件,分钟级、小时级的剧烈波动成为电网调度难以承受之重。

    • 消纳瓶颈与弃风弃光: 预测不准导致备用容量配置过高或不足,电网调节能力面临极限考验,宝贵的绿色电力被迫舍弃。

    • 安全稳定运行风险陡增: 新能源出力的大幅波动可能引发电网频率越限、电压波动、线路过载等安全问题。

    • 市场机制下的经济压力: 随着电力现货市场建设的推进,预测精度直接关系到新能源场站在市场竞争中的收益与成本。

  2. 系统应运而生:
    中仟建设“新能源发电功率预测与调度系统 V1.0”正是锚定上述挑战,以“精准预测、智能决策、优化调度”为核心使命,为电网调度机构、新能源场站/集控中心、区域能源管理者提供一套覆盖超短期、短期、中长期全时间尺度的、集预测、分析、调度、评估于一体的综合性解决方案。其核心目标在于:

    • 穿透不确定性迷雾: 更大程度提升新能源发电功率预测的精度与可靠性。

    • 释放系统调节潜力: 为电网调度提供科学依据,优化备用安排,提升新能源消纳空间。

    • 筑牢电网安全防线: 预警潜在风险,辅助调度决策,保障电力系统安全稳定运行。

    • 挖掘经济运行价值: 支撑新能源场站参与电力市场,优化发电计划,提升经济效益。

    • 赋能精细化运营: 为场站运维、设备管理、性能评估提供数据支撑。

第二部分:智绘“风光”蓝图——系统核心架构与技术深度解析

本系统采用模块化、平台化设计理念,融合大数据、人工智能、数值气象、电力系统分析等前沿技术,构建了层次清晰、功能强大的技术架构:

  1. 数据融合中枢:

    • 多源异构数据汇聚: 无缝接入气象数据(全球/区域数值预报、地面/卫星观测、雷达回波)、场站实时运行数据(SCADA)、功率历史数据、电网拓扑与约束信息、电力市场信息、地理信息等。

    • 数据治理引擎: 实现海量数据的清洗、校验、对齐、插补、标准化处理,确保数据质量是预测精度的基石。

    • 分布式存储与计算: 采用高性能分布式架构,满足实时预测与大规模历史数据分析对算力和存储的苛刻要求。

  2. 预测引擎:精准洞察未来能量流

    • 超短期预测 (0-4小时): 分钟级/15分钟级更新,主要依赖实时数据和AI模型,用于实时调度与AGC/AVC控制。

    • 短期预测 (1-3天): 小时级更新,是日前市场申报和日内调度计划制定的关键依据,融合NWP和AI/统计模型。

    • 中期预测 (4-7天至数周): 用于周度检修计划、燃料采购(如有)、水库调度协调等。

    • 长期预测 (月/季/年): 用于能源规划、投资评估、年度合同谈判。

    • 物理模型驱动: 基于高精度数值天气预报(NWP)和风机/光伏组件的物理特性模型,模拟未来发电潜力。这是中长期预测的基础。

    • 统计学习模型: (ARIMA, SVM, GARCH等)擅长捕捉历史数据中的时间序列规律和统计特性,对短期预测有良好效果。

    • 人工智能模型: 深度神经网络(DNN、CNN、LSTM、Transformer等)、集成学习(XGBoost, LightGBM)等AI模型,具备强大的非线性拟合能力和特征自动提取能力,尤其在超短期、短期预测中表现卓越,能有效学习复杂气象-出力映射关系。

    • 多模型融合与协同: 核心创新点之一。系统并非依赖单一模型,而是构建了“物理+统计+AI”的混合预测框架。通过先进的模型选择算法(如基于预测性能的在线评估)或模型融合技术(如Stacking, Weighted Averaging),动态组合更优模型或结果,显著提升预测精度和鲁棒性。例如,在天气剧烈变化时,AI模型可能更具优势;在平稳天气下,物理或统计模型可能更可靠。

    • 多尺度预测模型库:

    • 空间尺度覆盖: 支持单场站预测、区域集群预测(如风电场群、光伏电站群)、甚至省级/区域级新能源总出力预测。

    • 时间尺度覆盖:

    • 不确定性量化: 系统不仅提供点预测值,更关键的是提供概率预测或预测区间(如分位数回归、贝叶斯方法、集成模型方差),清晰刻画预测结果的不确定性范围,为风险决策提供量化支撑。

  3. 分析与评估引擎:从数据到洞见

    • 预测性能深度评估: 提供全面的预测精度评价指标体系(MAE, RMSE, MAPE, Skill Score, CRPS等),按时间尺度、场站/区域、天气类型等多维度分析预测误差分布及原因,驱动模型持续优化。

    • 可消纳潜力分析: 结合电网实时运行状态、拓扑约束、调峰调频能力,评估在当前条件下,特定区域新能源的更大可接纳功率,识别消纳瓶颈。

    • 运行风险预警: 基于预测结果和电网模型,模拟分析未来可能出现的功率波动、电压越限、线路过载等风险点,提前发出预警。

    • 发电计划偏差分析: 对比实际出力与计划出力的偏差,分析偏差原因(预测误差、设备故障、限电指令等),为考核与优化提供依据。

    • 场站/集群性能对标: 对不同场站或集群的预测精度、实际利用率、限电情况等进行横向对比分析,识别标杆与落后。

  4. 智能调度决策引擎:从预测到行动

    • 日前计划: 生成未来24小时(或更长)的更优发电计划曲线(考虑市场竞价)。

    • 日内滚动优化: 根据超短期预测更新和电网实时状态,滚动调整未来数小时内的发电计划。

    • 实时调度指令: 向场站AGC/AVC系统下发分钟级的功率控制指令,平抑波动,跟踪计划。

    • 辅助服务协调: 优化配置和调用储能、可调节负荷等资源提供调频、备用等辅助服务。

    • 安全第一: 严格满足电网N-1安全准则及其他运行约束。

    • 经济更优: 在安全前提下,更大化新能源消纳总量,最小化系统运行总成本(或更大化新能源场站收益),优化辅助服务采购。

    • 效率提升: 减少弃风弃光,提高设备利用率。

    • 优化调度模型: 这是系统的核心决策层。基于高精度的预测结果、电网安全约束、市场规则(如现货价格、辅助服务要求)、以及场站/集群的物理特性(爬坡速率、启停约束等),构建复杂的数学优化模型(如混合整数规划、随机优化、鲁棒优化)。

    • 多目标协同优化:

    • 调度策略生成:

    • 多场景模拟与预案: 支持不同预测情景(如基准、乐观、悲观)、不同故障场景下的调度方案模拟,制定应急预案。

  5. 可视化与人机交互平台:

    • 全景态势感知: 基于GIS地图,直观展示区域新能源分布、实时出力、预测曲线、关键断面潮流、风险预警点等信息。

    • 多维数据钻取分析: 提供丰富的图表组件(曲线图、柱状图、热力图、仪表盘等),支持用户从宏观到微观、从时间到空间的多维度数据探索与分析。

    • 调度指令下发与监控: 提供便捷的指令编制、校核、下发接口,并实时监控指令执行情况。

    • 定制化报告生成: 自动生成预测精度报告、调度计划报告、运行分析报告、市场结算支撑报告等。

第三部分:价值赋能——从技术突破到行业变革

“新能源发电功率预测与调度系统 V1.0”的应用,将带来显著的多层次价值:

  1. 电网安全卫士:

    • 显著降低因新能源波动引发的电网安全风险,提升系统韧性和稳定性。

    • 优化备用容量配置,释放系统调节潜力,为接纳更高比例新能源奠定基础。

  2. 新能源消纳推手:

    • 通过精准预测和优化调度,有效减少弃风弃光现象,提高新能源利用率。

    • 提升电网对新能源的友好性和接纳能力。

  3. 经济运行引擎:

    • 提升市场竞争力: 高精度预测是参与电力现货市场、报量报价、规避偏差考核的关键。系统帮助场站制定更优的报价策略和发电计划,更大化市场收益。

    • 减少考核罚款: 降低预测偏差,直接减少因偏差导致的考核费用。

    • 优化运维成本: 基于预测安排设备检修,减少非计划停运损失。

    • 对电网: 降低系统整体运行成本(如减少火电启停、优化辅助服务采购)。

    • 对新能源场站:

  4. 调度决策智慧大脑:

    • 为调度员提供强大的数据支持和决策建议,从经验驱动转向数据驱动、模型驱动。

    • 提高调度工作的科学性、前瞻性和效率。

  5. 场站运营升级利器:

    • 赋能场站实现更精细化的运行管理,提升发电量和设备可靠性。

    • 为场站技改、扩容等投资决策提供数据依据。

  6. 政策响应与标准践行:

    • 系统严格遵循能源局、电网公司关于新能源功率预测与并网管理的各项技术规范和要求(如预测精度考核指标),帮助用户合规运营。

    • 支撑构建清洁低碳、安全高效能源体系的战略目标。

第四部分:中仟之道——创新基因与战略布局

“新能源发电功率预测与调度系统 V1.0”的成功研发与软著获批,绝非偶然,其背后是中仟建设在新能源领域长期深耕与持续创新的集中体现:

  1. 深厚的行业积淀: 公司长期服务于新能源项目开发、设计、建设、运维全链条,深刻理解场站运行特性和电网接入要求,积累了丰富的现场经验和海量运行数据,为系统研发提供了坚实的实践基础。

  2. 跨界融合的研发团队: 组建了融合气象学、电力系统、数据科学、人工智能、软件工程等多学科背景的研发团队。团队成员不仅具备扎实的理论功底,更拥有解决复杂工程实际问题的能力。

  3. 产学研协同创新: 积极与知名高校、科研院所及气象服务机构建立战略合作,引入最前沿的科研成果(如改进的数值天气预报释用技术、新型AI预测模型、先进优化算法),确保系统技术持续领先。

  4. 敏捷迭代的开发模式: 采用DevOps理念,紧密结合用户反馈和行业需求变化,实现系统的快速迭代和功能优化。V1.0是起点,而非终点。

  5. 前瞻性的战略眼光: 将“数字化、智能化”确立为公司转型升级的核心战略方向。该系统的成功,标志着中仟建设从传统工程建设服务商,向能源数字化解决方案提供商和智慧运营服务商的战略转型迈出了坚实一步。公司正着力打造覆盖“源-网-荷-储”的智能管控产品生态链。

第五部分:未来已来——展望与承诺

获得软件著作权只是万里长征的第一步。面对快速演进的技术和市场需求,中仟建设对“新能源发电功率预测与调度系统”的未来发展有着清晰的规划与坚定的承诺:

  1. 精度无止境:

    • 持续投入研发更先进的混合预测模型,特别是在极端天气、复杂地形条件下的预测能力。

    • 深化人工智能应用,探索图神经网络(GNN)用于空间相关性建模,强化深度学习模型的可解释性。

    • 接入更高精度、更丰富的数据源(如激光雷达测风、卫星云图深度学习反演、临近空间气象数据)。

  2. 智能化跃升:

    • 强化调度决策引擎的智能化水平,引入强化学习、在线学习技术,使系统具备自学习和自适应能力。

    • 深化与储能、需求侧响应、电动汽车等灵活性资源的协同优化调度。

    • 探索基于数字孪生技术的全景仿真与决策推演。

  3. 平台化拓展:

    • 将系统打造为开放、可扩展的“新能源智能管控平台”,支持灵活接入第三方应用和模块。

    • 开发面向不同类型用户(电网调度、发电集团、区域能源公司、独立场站)的定制化版本。

    • 探索SaaS化服务模式,降低用户使用门槛。

  4. 生态化协同:

    • 积极融入能源工业互联网生态,实现与电力交易平台、调度自动化系统(EMS/DMS)、场站监控系统、虚拟电厂平台等的深度互联互通。

    • 推动建立行业数据共享与模型协作机制(在保障安全和隐私前提下)。

  5. 赋能“双碳”目标:

    • 持续提升系统性能,为更高比例可再生能源安全高效接入电网提供核心技术支撑。

    • 通过优化调度,助力全社会降低碳排放强度。

结语:

中仟建设(湖北)有限公司自主研发的“新能源发电功率预测与调度系统 V1.0”,是公司在能源数字化转型征程中交出的一份重量级答卷。它不仅仅是一个软件,更是一把开启新型电力系统智慧之门的钥匙,是连接波动性新能源与稳定可靠电网的智慧桥梁。该软件著作权的获得,是权威机构对中仟建设在该领域技术创新实力与成果的充分肯定。

展望未来,中仟建设将继续秉持“创新驱动、技术引领、价值创造”的理念,以该系统为核心基石之一,不断深化在能源数字化、智能化领域的探索与实践。我们将携手广大合作伙伴与客户,共同应对能源转型挑战,深度参与新型电力系统构建,为保障能源安全、推动绿色低碳发展、实现“双碳”宏伟目标贡献源源不断的“中仟智慧”与“中仟力量”!我们坚信,精准预测未来,方能智慧掌控现在,携手共创零碳未来!