Проблема качественного прогнозирования выработки электрической энергии производителями из возобновляемых источников приобретает актуальность в Украине.
К 2021 г. производители из возобновляемых источников энергии не несли ответственность за созданные небалансы. Уже с начала этого года “зеленая” генерация (с установленной мощностью более 1 МВт) должна платить 50% стоимости урегулирования небалансов в рамках балансирующей группы “Гарантированного покупателя”, а уже с 2022 г. ответственность за небалансы для производителей из ВИЭ будет составлять 100%. Поэтому производители из ВИЭ финансово мотивированы к эффективному прогнозирования своей генерации электроэнергии.
О системах прогнозирования ВИЭ от украинских, европейских компаний и “Гарантированного покупателя”, о сборе метеорологических данных и возможных трудностях, – в материале агентства ExPro.
Какие компании прогнозируют?
На европейском и украинском рынках есть ряд компаний, оказывающих услуги по прогнозированию выработки “зеленой” электроэнергии, в частности, с солнца и ветра. Производители из ВИЭ сейчас работают в рамках балансирующей группы “Гарантированного покупателя” и обязаны предоставлять прогнозы генерации на сутки вперед на платформу госпредприятия. Каждая компания, прогнозирует выработку электроэнергии, должен оперировать соответствующим программным обеспечением.
Украинская компания KNESS Energy летом 2020 представила собственный продукт PV.Forecast, сейчас предприятие обслуживает более 90 производителей из ВИЭ, оперирующих станциями мощностью от 150 кВт до 90 МВт. Как отметили в KNESS, “зеленая” генерация начала заказывать тестирование такой системы в связи с увеличением ответственности за небалансы, на сегодня уже программа по прогнозированию используется на СЭС суммарной мощностью 800 МВт. На сегодня погрешность в прогнозировании этим ПО составляет 15-18%, KNESS планирует достичь отметки в 10%.
“Сегодня компания видит несколько возможных путей улучшения этой системы. Прежде всего, это создание оптимального алгоритма оценки прогнозных данных метеопараметров и их состав, входящих в модель. Во-вторых, использование различных типов нейронных сетей для агрегации входящих в модель параметров, в том числе с учетом уровня загрязнения панелей, снежного покрова, облачности и т. д.”, – сообщают в KNESS Energy.
Испанская компания Sirocco Energy, совместное предприятие производителя электроэнергии из ветра Vortex FDC и метеорологического центра MeteoRed, уже прогнозирует генерацию “зеленой” электроэнергии на станциях суммарной мощностью в 7 ГВт в Европе. Эта компания отмечает, что программное обеспечение их собственной разработки способно прогнозировать ежечасную выработку на 15 дней вперед и суточную выработку на 45 дней. Sirocco Energy сегодня сотрудничает с одним производителем из ВИЭ в Украине. Также, на сегодня компания ведет переговоры по прогнозированию еще для трех украинских проектов.
Компания, которая прогнозирует выработку электрической энергии СЭС и ВЭС на сутки вперед, “Вема Запад”, работает с генерацией “Эко-Оптима”, суммарная мощность станций которой составляет 40 МВт, заявляет о 95% точности своей forecast system. Как отметили в львовской компании, для того чтобы спрогнозировать выработка на сутки вперед, используются и анализируются данные за последние 7 дней, с помощью искусственного интеллекта. В “Вема Запад” добавляют, что развитие прогнозирования “зеленого” выработки является одним из ключевых этапов развития энергосистемы в целом, ведь при росте доли ВИЭ она нуждается в качественной балансировке.
Система прогнозирования “Гарантированного покупателя”
“Гарантированный покупатель” при поддержке USAID ввел новую систему прогнозирования производства электроэнергии из ВИЭ для получения более точных предсказаний генерации. Провайдером программного обеспечения системы прогноза стала немецкая компания Enercast, которая работает в 20 странах, суммарная мощность станций, на которых работает их ПО, составляет 180 ГВт.
“Результаты, которые мы сейчас получаем, совершенствуются ежедневно. Это позволяет лучше управлять нашим портфелем и свести небалансы к минимуму. В будущем система будет расширена и усовершенствована, и мы ожидаем, что это позволит нам получать максимально точные прогнозы на рынке”, – прокомментировал внедрение системы директор “Гарантированного покупателя “Константин Петриковец.
В этой системе прогноза используются специальные алгоритмы, обрабатывающих метеоданные из нескольких источников в режиме real-time и за предыдущие периоды и географические данные электростанций. Enercast, как и другие европейские разработчики систем прогнозирования, использующих технологии искусственного интеллекта для своих программных разработок. Директор немецкой компании Хеннинг Шульце-Лауен в интервью Activ отметил, что уникальность их системы заключается в том, что в ней хранится 1 петабайт (1 млрд. мегабайт) исторических данных прогноза погоды в быстром доступе. Сочетание такой сложной технологии и простого и понятного пользовательского интерфейса – преимущество на рынке, как указывает гендиректор Enercast.
Какие данные нужны для “зеленого” прогноза?
Для эффективной разработки системы прогнозирования компаниям необходимы качественные метеорологические данные. Могут быть использованы как собственные разработки, так и признанные метеорологические системы. Для формирования прогностической модели должны быть определены следующие параметры: факт метеорологических параметров, технологические характеристики оборудования электростанций, данные о коммерческом учете электроэнергии и прогноз метеорологических параметров для территории.
KNESS Energy для сбора метеопараметров разработало собственное программно-аппаратное решение PV.Meteo, датчики которого способны автономно работать на солнечных электростанциях и в режиме реального времени передавать данные в автоматизированную систему.
Sirocco Energy для эффективного прогноза использует данные ECMWF Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) и Глобальной системы прогнозирования (GFS). ECMWF – научно-исследовательский институт, который предоставляет все метеорологические данные для 34 стран-членов (Украина не входит в состав) и предлагает такие данные на коммерческой основе для компаний по всему миру. GFS – глобальная система прогноза, бесплатная предоставлены свои исследования, и поэтому является основной для многих компаний, связанных с прогнозированием погодных условий.
Компания “Вема Запад” для своей системы использует снимки из пяти геостационарных погодных спутников, которые делают снимки Земли из космоса каждые 5-15 минут (Метеосат-08 Метеосат-11 ГОЭС-16 ГОЭС-17 и Гимавари-8) . Такое сочетание позволяет быстрее реагировать на погодные изменения.
Сложность технологии
На примере системы прогнозирования выработки электрической энергии солнечными электростанциями PV.Forecast от винницкой компании KNESS Energy можно рассмотреть всю технологическую сложность такой процедуры.
Система прогнозирования генерации СЭС учитывает данные коммерческого учета электроэнергии и технического состояния оборудования электростанции; собранные метеопараметры (температура, уровень солнечной инсоляции, влажность, скорость ветра) из локации СЭС и их real-time смена; прогнозные метеопераметры с автоматизированной системы, работающей с API нескольких поставщиков услуг прогноза метеопараметров, систему формирования прогноза с использованием искусственного интеллекта, который формирует оптимальную модель для каждого генерирующего оборудования; отправку прогнозов “Гарантированному покупателю” в автоматическом режиме (внутрисуточном и “на сутки вперед”).
В “Вема Запад” процесс создания оценки солнечного облучения состоит из 4-х этапов: обработка спутниковых изображений с помощью алгоритмов геокодирования; использование изображений в статистических моделях, по которым отделяется “фон”; разложения текущего спутникового изображения помрачнел и безоблачные регионы и 3-D моделирования облака для оценки прохода солнечного света; оценка солнечной радиации.
Возможные трудности
В балансирующую группу “Гарантированного покупателя” по состоянию на 6 июля входит 899 производителя электрической энергии из альтернативных источников. На сегодня ни один производитель из ВИЭ не имеет права и возможности переходить в другую балансирующую группу. Летом прошлого года в Министерстве энергетики отмечали о начале подготовки законопроекта по выходу производителей из ВИЭ на свободный рынок и возможности работать вне балансирующей группы “Гарантированного покупателя”, но за год документ так и не появился в стенах Верховной Рады. Поскольку каждая станция пользуется программным обеспечением по прогнозированию выработки от различных компаний, как украинских, так и европейских, то могут возникать трудности с сочетанием данных прогноза в “единую картину”. Одним из возможных решений этой проблемы может быть предоставление разрешения “зеленой” генерации свободно выбирать себе балансирующую группу, а компании, занимающихся прогнозирования и учетом выработки “зеленой” энергии – создавать собственные группы. В таком случае процесс прогнозирования и, прежде всего, предоставление данных диспетчерам, становится проще и быстрее.
Развитие и перспективы
Системы прогнозирования “зеленого” выработки также динамично развиваются, как и сектор ВИЭ, на их основе уже формируется новый рынок, который расширяется в мировых и украинских масштабах. Например, на следующий год KNESS планирует увеличить долю покрытия рынка на 35% в Украине.
“Продукт PV.Forecast интересен и для иностранных рынков, поэтому вскоре планируем его вывода на рынок стран, входящих в Европейский союз”, – заявили в KNESS.
Собственная система прогнозирования “Гарантированного покупателя” – шаг вперед для работы пока единой “зеленой” балансирующей группы. Однако, правительству следовало бы либерализовать работу “зеленых” производителей и предоставить свободу выбора в каждом из сегментов рынка. (Дарья Орлова, ExPro/Энергетика Украины и мира)