研究背景
随着我国新能源风力发电装机容量逐渐扩大，功率预测的预测精准度对电网安全稳定运行起到至关重要的作用，因而，国调对功率预测的精度也提出了更高要求。但是，在目前全球气候变暖、极端天气频发的情况下，现阶段功率预测普遍使用的普通数值天气预报未能对极端天气进行预测，造成了在极端天气发生时预测精度较低，难以满足电网要求。明年三月，国家能源局印发的《风电场借助率检测统计管理办法》对特殊缘由（包括极端天气）受限电量也做出统计。如能针对极端天气下的功率预测进行研究，除了有助于提高风电场功率预测精度，更才能对风电场借助率进行更好的统计与监管，促使风电消纳。
对于风电场，极端天气风电功率预测方法，尤其是冰灾，会导致风电场风机茎秆不同程度的覆冰，对风机的正常发电及运维都形成负面影响。从发电功率来说，较轻的覆冰会让茎秆功率有一部份损失，而严重覆冰会造成机组停止运行，输出功率为零；从运维来说，茎秆覆冰可对机组引起例如静态与动态荷载不平衡、机组震动过分剧烈、叶片频度发生变化、疲劳荷载降低、叶片挠度降低、人身安全隐患等害处。为此，无论是从预测角度还是运维角度，都有必要对风机茎秆覆冰做详尽研究。
为保障茎秆覆冰状态下的风电功率预测精度、并维护风电场正常性运维，国能日新技术研制人员已对风机茎秆覆冰的气象原理、覆冰气象条件预报、覆冰状态预报、及覆冰条件下功率预测进行了多年持续性研究，现已取得阶段性成果。
研究成果
一、风机覆冰原理
茎秆出现覆冰的条件为：环境湿度高于0摄氏度，茎秆表面高于-5摄氏度，空气温度在85%以上。在实际情况下，风机实际形成的覆冰情况也会因每台风机的类型、所处地形、微气候、风机茎秆材质、防覆冰或除冰设计等要素而形成很大不同。因而，要保证覆冰预测确切率足够高，功率预测算法可用，必须以实际数据为基准进行特定研究。
二、风机茎秆覆冰检查
要对覆冰状态下的风机进行发电功率预测，首先要对风机覆冰状况进行近日预测和实时预报。这就须要提供每台风机精细化的气象预测数据，还须要采集风机的实时气象、功率、状态数据，并对风机进行必要的整修，如降低对覆冰气象参数测量，以及对茎秆覆冰状态、覆冰长度的测量设备。这样除了可以研究风机覆冰条件积累更多数据，也是对单风机覆冰预测结果确切性的验证。
对于覆冰检查，国能日新建议机组降低茎秆震动检查及茎秆覆冰传感。此设备采用直接检测法，依照结冰量降低造成的固体重量降低会导致茎秆自然震动频度增加的原理，通过高灵敏度传感系统采集茎秆覆冰数据风电功率预测方法，经过特殊算法，可实现冰盖长度毫米范围内的检测帧率，在风机运行或待机情况下都能执行检测。
三、叶片覆冰状态下的功率预测
覆冰状态下的风机组对于功率预测结果的帧率须要更精细，通常为15min频度，才才能更确切地预测出电厂发电能力。而在预测算法设计上，可采用近日预测和实时预报相结合的模式。近日预报算法，按照已评估的覆冰预测机率，整体调整预测功率的比列；而实时预测，则结合风机实测数据，对临近的覆冰状态和单风机运行状态作出评估，愈发精准地预测每台风机未来出力状态，因而实时调整未来预测功率。
国能日新风机茎秆覆冰预报解决方案
基于在数值气象预报和功率预测算法技术研究及实践应用领域的丰富经验，国能日新在以上专项研究的基础之上，持续完成重点技术攻关，目前已才能自主完成整场、以及单风机茎秆覆冰的预报，达到对每台风机的风速、风向、温度、湿度以及覆冰严重程度均可预测，并设计异常气象预报预警平台，可发布覆冰预报预警，同时将覆冰预报结果划归电厂功率预测算法平台，经过升级的预测算法，可将覆冰预报数据与标准数值气象预报数据结合，综合给出最优功率预测结果。
值得注意的是，因为风机茎秆覆冰预报是基于单风机微地形、微气象的预报研究，该系统的应用首先须要风电场提供确切的风机信息，包括风机名称编号、单风机经经度座标、历史覆冰数据，便于覆冰预报系统才能精确匹配每台风机的预报结果。另外，如能通过风机整修，降低风机端气温、湿度检测及风机茎秆覆冰状态、覆冰长度检测设备，这种检测数据将有效提高场站后续覆冰预报精度。为此，为保证覆冰预测的确切性，国能日新建议风电场对相应设备进行整修升级。
国能日新风机茎秆覆冰预报解决方案如下：
01搜集风电场基础信息、历史气象、风机运行数据、覆冰记录等；
02按照搜集的数据构建覆冰预报模型，可支持单机覆冰、整场覆冰预报，预报覆冰严重程度、覆冰长度；
03建设预警信息发布平台，为电厂提供覆冰预报结果发布帐号，并同步至站端功率预测系统；
04升级预测算法，依照预警信息优化现有短期、超短期算法模型，提高功率预测精度；
05在完成覆冰预报和系统及算法升级后可步入优化运维阶段。
作为预测系统的补充功能，后续系统运行以及数据和模型优化运维将手动列入国能日新标准化运维体系，持续为顾客提供智能运维服务。
总结
在“新技改”、“新国标”背景下，国家对新能源场站提出更高要求。国能日新风机茎秆覆冰预报解决方案，按照每台风机的类型、微地形、微气候，结合风机覆冰状况检测数据，构建多样化算法模型，除了可对极端天气进行预警，更可结合国能日新功率预测系统输出码率为15min频度的近日和实时预测数据，在保证预测数据有效性与预测精度的同时，为风电场提供安全、高效、稳定运行的保障。
在技术创新的公路上，国能日新未曾止步——研究风机茎秆覆冰状态下的功率预测提高技术，可有效提高风电场功率预测精度，降低损失；保障每一个风机才能安全、高效运行；让每一个顾客还能安心、放心、省心。