科创中国

国家电投集团风电产业创新中心集中优势创新资源和力量，按照“持续研发迭代、同步验证示范、推广商业应用”协同推进的原则开展了御风风功率预测系统关键技术攻关、试点验证和成果推广。经过一年以来的试运行和验证，御风风功率预测系统获得了各方的认可，形成了发电侧主动支撑新型电力系统稳定运行的又一重要技术成果。

御风系统完成了多源数据集合预报技术、MOS三级校正技术和“单风机+特征风机”功率曲线预测模型等创新技术的研发。同时结合“单风机+特征风机”建立的风功率模型，利用AI自适应算法提高了功率预测准确率。实现单风机高精度气象预报，实现多数据源组合预报的短期功率预测模型，实现时间序列模型与 LSTM 神经网络模型的组合预报的超短期功率预测模型，满足电力现货市场交易需求。御风系统已经在国家电投集团下属5家二级单位共13个风电场进行了试点运行和评比对标。对标结果表明，在不同时间段、不同地区、不同气候特点的风电场中，御风系统预测能力达到了国内行业第一梯队水平。

御风系统广泛适用于集中式和分散式风电场，除能够实现电网考核要求的短期（0-10天）、超短期（0-24小时）的功率预测（分辨率不低于15分钟），还能实现长期（0-50天）（分辨率不低于1天）、中期（0-20天）功率预测（分辨率不低于15分钟）及降雪、冰冻等影响风电机组正常运行的天气预警。其中高精度的风功率短期、超短期预测能有效降低电网考核，中长期功率预测能有效支持风电场的现货交易策略制定，提高售电收入。截至2022年10月，御风风功率预测系统在山西、广西、山东和新疆等省开展了13个风电场站的试点对标，短期平均准确率为83.74%，超短期平均准确率为91.00%，分别较原厂家高3.88和1.40个百分比。2021年4月以来，在御风系统精准风功率预测的支持下，上海能科所属5个风电场在参与电力现货交易中售电收益大幅提升。

经中国可再生能源学会专家鉴定，御风风功率预测系统核心技术达到国际先进水平；经上海科学技术情报研究所查新检测，御风系统中的双 CFD 驱动+AI 校正的微尺度气象预报技术以及权重自动优化的多源组合的短期功率预测模型，具有创新性；软件功能较国内外同类系统更为完善，御风系统达到国际先进水平。

御风系统相较其他风功率预测系统主要有以下8项技术亮点：

（1）中尺度集合预报技术基于中国、欧洲和美国等权威全球中尺度模式气象数据源，应用多重嵌套网格技术实现高分辨率的中尺度集合预报，减少了单一气象数据源所带来的不确定性，提高了公里级气象要素的预报精度。

（2）集合预报偏差订正技术实现周期性、连续性在线偏差订正，对比分析集合预报平均预报误差与单一控制预报误差对周期性、连续性在线偏差订正算法的影响，提高了集合预报各成员预报精度。

（3）动力降尺度耦合嵌套技术结合风电场实际高精度地形高度、地表粗糙度及其随季节的变化等信息，进行计算流体力学（CFD）的百米级超高分辨率网格生成和建模，实现基于风机点位的高精度预报，充分刻画复杂地形下局地风场变化特征，提高了功率预测精度。

（4）“单风机和特征风机”的最优预报技术针对复杂地形的风电场，开展风资源分布特点以及地形对风的加速效应及尾流影响分析，根据不同场站进行各风机的精细化功率预测，从而获得全场总功率预测；或利用精细化预测特征风机功率来表征各划分区域内风机的总功率，从而获得全场总功率预测。通过上述方法的对比分析，建立风电场基于单风机和特征风机的最优预报技术，实现了全场的精细化功率预测。

（5）权重自动优化的多源组合的短期功率预测模型能够根据历史数据资料的自动化输入和训练，实现组合权重的自动化更新，有效降低系统误差，保证了组合模型始终处于最佳预报状态，从而提高功率预测的准确率。

（6）面向场站和省域的中长期预测技术建立影响场站和省域功率变化的关键气象因子，形成服务现货交易站点和省域旬和月的气象和功率预报产品，其中旬预报时效10-20天，月预报时效20-50天，为电力现货交易提供技术支撑。

（7）面向电力现货交易的需求，系统研发了支持电力交易的标准化接口，实现与辅助决策系统无缝隙耦合，降低人工导入交易电量数据导致的操作失误风险，显著提高操盘员工作效率。

（8）面向场站覆冰的灾害性天气预测和预警技术利用区域高分辨率中尺度集合预报的精细化格点气象预报场和历史场站覆冰气象数据建立基于精细化网格气象预报的气象灾害预警模型，实现针对场站覆冰灾害性天气的预测和预警技术。

风功率预测系统未来市场空间方面，“构建以新能源为主体的新型电力系统”将为风功率预测技术在深度和广度上带来新的价值创造空间，其重要性将在未来进一步提升。

首先，电力现货市场的不断发展将使功率预测服务市场空间明显增加。电力现货市场的建立是我国电力体制改革的重要路标，更是解决新能源消纳、建立新型电力系统的重要手段。准确的风功率预测对电力现货的市场主体具有极其重要的信息价值，是未来发电企业制定价格体系和经营策略的核心支撑。

其次，风功率预测的服务对象和客户群体将更加深入和广泛。除传统意义上的大型发电企业和电网调度机构将持续提高功率预测的要求和标准外，海上风电、分散式风电等新型增量场景，也将为功率预测带来细分市场。另外，当现货市场建立和稳态运行后，以售电公司为代表的市场主体，也将对新能源功率预测产生需求。

御风系统经对标与试运行验证，预测准确率处于第一梯队，在技术层面较竞品已具备了较强的竞争能力，未来首要推广目标为实现在集团内风电场的大规模应用，并考虑为外部发电企业或主机厂商提供技术服务。

御风系统的研制任务由电力气象所承担，研发团队共有10名成员，其中有9名硕士研究生，1名博士研究生，囊括了气象、电力、计算机等各个专业的高级技术人才，在数值天气预报、机器学习、模型研发以及数据分析等方面具备深厚的积累和沉淀。风电产业创新中心主任助理、电力气象研究所所长耿福海担任团队领导者、项目第一完成人，研究员，大气科学硕士，深耕气象领域多年，具备丰富的组织管理协调和项目研发经验，带领团队成员整合气象和风电专业优势，全面统筹御风系统整体技术规划设计和项目管理。电力气象研究所所长助理许晓林，项目第二完成人，高级工程师，大气科学硕士，拥有丰富的新能源功率预测、数值天气预报、能源领域的气象专业服务和产品研发经验，负责项目整体技术设计和研发，以及中尺度数值天气预报模型的建立和优化。项目第三完成人李霄，高级工程师，大气科学硕士，擅长新能源项目开发、建设、运维过程中的数字化技术与系统开发，负责研发基于气象数值预报与深度学习的风功率预测算法。除了以上核心成员，团队中还有新能源、数学、统计学、环境科学等多个专业的技术人才，为御风系统的研制和推广应用提供了扎实的技术支撑。

为了研发该成果所投入的各类经费，已经取得的收益，针对尚需完善的技术，预期需要再投入经费的金额、时间等。成果在推动科学技术进步，保护自然资源或生态环境；保障国家和社会安全；改善人民物质、文化、生活及健康水平等方面所起的作用。

1.投入成本及经济效益

御风系统的固定成本分为研发成本、实证成本和推广成本。其中研发和实证成本总计1507.7万元，推广成本为120万元/年。

御风系统为国家电投集团风电产业创新中心自主研发的服务国家电投集团公司风电产业的技术产品，主要用于提高风电运行安全性，降低电网考核罚款，提升电力市场交易收益，因此暂无对外销售业绩。

截至2022年10月，御风风功率预测系统在山西、广西、山东和新疆等省开展了13个风电场站的试点对标，短期平均准确率为83.74%，超短期平均准确率为91.00%，分别较原厂家高3.88和1.40个百分比。统一按照一年时长折算考核金额后，御风考罚229.2万元，原厂家考罚397.4万元，御风较原厂家减少双细则考核42.34%。

2.社会效益

由于新能源发电的随机性、波动性、间歇性，对电力系统的电力电量平衡造成直接挑战，开发高精度新能源功率预测系统，实现超短期、短期、中长期高精度预测，进而优化日前计划，对促进新能源消纳、提升系统稳定、保证电网运行安全具有重要意义。御风系统具有广泛的适用性和精准的风功率预测能力，能够有效降低因预测偏差导致的弃风，提高风能利用率，降低维护成本，更能提高电网调度能力，减少电能损失。另外，我国电力交易市场逐步完善，电力交易市场将使功率预测服务市场空间明显增加，以未来10%的电量在现货市场交易结算测算，因预测准确性和报量报价策略导致的电费浮动空间将达数百亿元/每年。精准的风功率预测能为电力交易市场主体制定交易策略提供可靠的依据，大幅提升成交电量和成交价格。在以新能源为主体的新型电力系统背景下，御风系统将对维护我国电力系统稳定运行、保证电力企业安全生产起到至关重要的作用。

3.环境效益

风能作为新型电力系统的重要组成部分，将在我国未来电源中占有极大比例。风功率预测技术是保障风电平稳安全运行的重要技术，御风系统精准的风功率预测能够进一步促进风电产业的高质量发展，提供更加可靠的、更高比例的绿色电力，助力“3060碳达峰、碳中和”目标的实现。

御风风功率预测系统采用技术许可的方式进行成果转化。上海能源科技发展有限公司保留御风功率预测科技成果的所有权，通过与采购御风系统的新能源场站签订技术许可使用协议，授权新能源场站使用御风功率预测技术。

御风风功率预测系统的销售目标分为直接销售和与主机厂商绑定销售。直接销售根据风电场实际需求不同，可分为技改全替换和硬件利旧两种方式销售。技改全替换场站由风创中心提供整套的系统硬件、操作系统软件、安装调试、运维服务、风功率预测系统软件和测风塔（激光雷达）。技改利旧场站的系统硬件以利旧为主，由风创中心提供操作系统软件、安装调试、运维服务、风功率预测系统软件和测风塔（激光雷达）。两种方式中测风塔（激光雷达）均按风电场实际需求而定。与主机厂商绑定销售通过与相关主机厂商沟通，进入其功率预测系统采购供应链，成为其合格供应商。成为合格供应商后，御风功率系统由主机厂商代为销售，与主机进行捆绑或由主机厂商单独向风电场提供。