万亿风光制氢 | 国能日新功率预测提供核心技术支撑

自2019年氢能首次写入政府工作报告以来，风光电解水制氢模式迎来较大的发展机遇，“十四五”期间，内蒙、山西、宁夏、新疆等多个省份均落地了一批风光制氢项目，根据中国能源报相关数据显示，截止到2023年底，全国有332个绿氢项目处于规划、在建、建成状态。

然而，风光制氢项目有别于传统风、光电站，其在生产过程中的部分化工属性，对整套系统的工艺、安全、稳定、成本都有更严苛的条件，因此，对出力的波动性预测要求也更为精准。这也导致风光制氢项目整体场站对功率预测、调控的需求完全区别于传统风光场站功率预测系统。

1、风光制氢工艺 技术极为严谨

近年来，内蒙、新疆、青海批复了超200多个风光制氢项目，越来越多的省市将风光制氢纳入规划当中，自备消纳已渐渐成为获取风光资源的核心之一。从类型来看绝大多数为离网或少部分容量并网的项目，预计未来会有更多的风光制氢项目落地。

尽管风光制氢市场前景广阔且规模庞大，但受限于工艺、技术、成本、收益率等各方面的影响，实际落地还有许多亟需攻克的问题。

在工艺技术方面，风光发电的波动性会导致制氢系统的功率输入波动幅度很大，在较大的功率波动范围内，制氢设备难以耐受波动性从而使用寿命下降，波动导致的制氢功率过小也会降低制取的氢气纯度，造成安全隐患。

在成本、收益方面，风光制氢项目的成本往往与新能源的波动性息息相关。绿电制氢系统需要稳定、持续的电源以保证其安全高效运行，两者如何匹配和耦合，是其关键性技术。例如，如果按照新能源功率配置制氢设备，虽然保障了新能源利用率，但增加了系统投资成本，出力波动的不可预测性会导致制氢设备利用率较低，产出收益也难达预期。

因此，高精度的临近预测配合长时间尺度的功率预测，通过结合发电、化工过程约束条件以及风光电站并网参与电力交易形成最优生产调控策略，用于指导全流程的服务系统，是现在和未来多种风光制氢项目的迫切需求。

基于此，国能日新推出了全新的风光制氢功率预测系统服务于整个新能源制氢项目，分别从技术架构与硬件架构实现风光制氢合成氨工业全流程最优化过程控制策略，助力国内风光制氢项目成本把控与盈利条件的改善。

2、风光制氢功率预测 助力成本最优解

目前，国能日新最新的风光制氢功率预测系统解决方案已经用于新疆、青海等多个风光制氢示范项目，所有项目均实现以15分钟级的超短期预测精度进而调节制氢负荷，个别项目更是以1分钟级临近预测根据项目负荷控制目标制定需求。

在项目中，为了为实现风光电站从并网售电到发电制氢消纳，再到合成氨的化工过程全流程最优调控方案，从5个技术方向进行了优化以达到阶段性目的，进而最终服务于整体场站。

一方面，实现了风光临近预测(0~30分钟)、超短期预测(0~4小时)、短期预测(72小时)和中长期预测(240小时到30天)的功率预测;另一方面，对新能源现货电力交易电价进行预测，每天预测未来1~7天电价或更长时间(30天)。通过对上述数据的预测，可以为风光电站并网参与电力交易提供最佳的交易时段和交易价格，也作为本地消纳分配方案的基础数据支持。

其次，实现了对新能源长周期8760h发电能力预测，提供了未来一年逐小时级的发电功率和发电量预测结果，用于指导规划长周期的运行策略和年度长协的制定等。此外，还实现了风光上网(交易)功率曲线及本地制氢消纳优化的技术评估，通过数据评估可以为项目提供合理的分配上网交易电量和本地消纳制氢电量，用于指导风光功率日常调控计划。

最后，结合上述多项技术研究和数据结果，考虑多种边界条件，进而形成一个整体的风光制氢合成氨能源化工过程优化控制策略算法，用于指导风光制氢合成氨能源化工全流程多节点的最优运维方案。

硬件方面则采用云平台加本地部署模式，本地部署系统仿照了新能源功率预测系统方案，而云平台则集合了预测、交易以及远程算法等，传输到安全二区的支持系统服务器后，完成多源数据采集、存储、算法及结果优化、web发布等功能。云平台模式下，用户通过登录云平台账号查询各项预测结果和优化建议等信息，方便和快捷，提高管理效率。

随着国家发改委、国家能源局《氢能产业发展中长期规划》的印发，发展绿氢是达到全球“双碳”目标的重要途径已成为共识。根据国际能源署数据显示，预计2030年全球氢能领域投资总额将达5000亿美元。

尽管市场规模庞大，但从政策趋势看，离网制氢或半离网制氢正在成为普遍性要求，例如内蒙要求上网电量不超过20%、下网电量不超过10%，这无疑对风光制氢系统的稳定性要求更加严苛，对应的功率预测解决方案也将进入新一轮的技术升级。