Супутники та петабайти: тренди прогнозування ВДЕ в Україні

Супутники та петабайти: тренди прогнозування ВДЕ в Україні

Проблема якісного прогнозування виробітку електричної енергії виробниками з відновлюваних джерел набирає актуальності в Україні. До 2021р виробники з відновлюваних джерел енергії не несли відповідальність за створені небаланси. Вже з початку цього року «зелена» генерація (із встановленою потужністю більше 1 МВт) має сплачувати 50% вартості врегулювання небалансів в рамках балансуючої групи «Гарантованого покупця», а вже з 2022р відповідальність за небаланси для виробників з ВДЕ складатиме 100%. Тому виробники з ВДЕ фінансово вмотивовані до ефективного прогнозування своєї генерації електроенергії. Про системи прогнозування ВДЕ від українських, європейських компаній та «Гарантованого покупця», про збір метеорологічних даних та можливі труднощі, читайте в матеріалі агентства ExPro

Які компанії прогнозують?

На європейському та українському ринках є ряд компаній, що надають послуги з прогнозування виробітку «зеленої» електричної енергії, зокрема з сонця та вітру. Виробники з ВДЕ зараз працюють в рамках балансуючої групи «Гарантованого покупця» та зобов’язані надавати прогнози генерації на добу наперед на платформу держпідприємства. Кожна компанія, що прогнозує виробіток електроенергії, має оперувати відповідним програмним забезпеченням.

Українська компанія KNESS Energy влітку 2020р презентувала власний продукт PV.Forecast, зараз підприємство обслуговує більше 90 виробників з ВДЕ, що оперують станціями потужністю від 150 кВт до 90 МВт. Як зазначили в KNESS, «зелена» генерація почала замовляти тестування такої системи у зв’язку з збільшенням відповідальності за небаланси, на сьогодні вже програма з прогнозування використовується на СЕС сумарною потужністю 800 МВт. На сьогодні похибка у прогнозуванні цим ПЗ складає 15-18%, KNESS планує досягти позначки у 10%.

«Сьогодні компанія бачить декілька можливих шляхів покращення цієї системи. Перш за все, це створення оптимального алгоритму оцінювання прогнозних даних метеопараметрів та їх складу, що входять в модель. По-друге, використання різних типів нейронних мереж, для агрегації вхідних в модель параметрів, в тому числі з урахуванням рівня забруднення панелей, сніжного покрову, хмарності тощо», - повідомляють в KNESS Energy.

На сьогодні похибка у прогнозуванні ПЗ KNESS Energy складає 15-18%, компанія планує знизити показник до 10%

Іспанська компанія Sirocco Energy, спільне підприємство виробника електроенергії з вітру Vortex FDC та метеорологічного центру MeteoRed, що вже прогнозує генерацію «зеленої» електроенергії на станціях сумарною потужністю в 7 ГВт у Європі. Ця компанія зазначає, що програмне забезпечення їх власної розробки здатне прогнозувати щогодинний виробіток на 15 днів вперед та добовий виробіток на 45 днів. Sirocco Energy на сьогодні співпрацює з одним виробником з ВДЕ в Україні. Також, на сьогодні компанія веде переговори з прогнозування ще для трьох українських проектів.

Компанія, яка прогнозує виробіток електричної енергії СЕС та ВЕС на добу наперед, «Вема Захід», що працює з генерацією «Еко-Оптіма», сумарна потужність станцій якої складає 40 МВт, заявляє про 95% точність своєї forecast system. Як зазначили в львівській компанії, для того щоб спрогнозувати виробіток на добу наперед, використовуються та аналізуються дані за останні 7 днів, за допомогою штучного інтелекту. У «Вема Захід» додають, що розвиток прогнозування «зеленого» виробітку є одним із ключових етапів розвитку енергосистеми в цілому, адже при зростанні частки ВДЕ в генерація вона потребує якісного балансування.

Система прогнозування «Гарантованого покупця»

«Гарантований покупець» за підтримки USAID запровадив нову систему прогнозування виробництва електроенергії з ВДЕ для отримання більш точних передбачень генерації. Провайдером програмного забезпечення системи прогнозу стала німецька компанія Enercast, яка працює у 20-ти країнах, сумарна потужність станцій, на яких працює їх ПЗ, складає 180 ГВт.

«Результати, які ми наразі отримуємо, вдосконалюються щоденно. Це дозволяє якнайкраще управляти нашим портфелем та звести небаланси до мінімуму. В майбутньому система буде розширена та вдосконалена, і ми очікуємо, що це дозволить нам отримувати максимально точні прогнози на ринку», — прокоментував впровадження системи директор «Гарантованого покупця» Костянтин Петриковець.

В цій системі прогнозу використовуються спеціальні алгоритми, що опрацьовують метеодані з декількох джерел в режимі real-time та за попередні періоди та географічні дані електростанцій. Enercast, як і інші європейські розробники систем прогнозування, використовують технології штучного інтелекту для своїх програмних розробок. Директор німецької компанії Хеннінг Шульце-Лауен в інтерв’ю для Activ зазначив, що унікальність їх системи полягає у тому, що у ній зберігається 1 петабайт (1 млрд мегабайт) історичних даних прогнозу погоди в швидкому доступі. Поєднання такої складної технології та простого та зрозумілого для користувача інтерфейсу – перевага на ринку, як вказує гендиректор Enercast.

Унікальність системи Enercast полягає у тому, що у ній зберігається 1 петабайт (1 млрд мегабайт) історичних даних прогнозу погоди в швидкому доступі

Які дані потрібні для «зеленого» прогнозу?

Для ефективної розробки системи прогнозування компаніям необхідні якісні метеорологічні дані. Можуть бути використані як власні розробки, так і визнані метеорологічні системи. Для формування прогностичної моделі мають бути визначені такі параметри: факт метеорологічних параметрів, технологічні характеристики обладнання електростанцій, дані про комерційний облік електричної енергії та прогноз метеорологічних параметрів для території.

KNESS Energy для збору метеопараметрів розробило власне програмно-апаратне рішення PV.Meteo, датчики якого здатні автономно працювати на сонячних електростанціях та у режимі реального часу надсилати дані в автоматизовану систему.

Sirocco Energy для ефективного прогнозу використовує дані ECMWF Європейський центр середньострокових прогнозів погоди (ECMWF) та Глобальної системи прогнозування (GFS). ECMWF – науково-дослідний інститут, який надає всі метеорологічні дані для 34 країн-членів (Україна не входить до складу) та пропонує такі дані на комерційній основі для компаній по всьому світу. GFS – глобальна система прогнозу, що безкоштовна надані свої дослідження, і тому є основною для багатьох компаній, що пов’язані з прогнозуванням погодних умов.

Компанія «Вема Захід» для своєї системи використовує знімки з п’яти геостаціонарних погодних супутників, які роблять знімки Землі з космосу кожні 5-15 хвилин (Метеосат-08, Метеосат-11, ГОЕС-16, ГОЕС-17 та Гімаварі-8). Таке поєднання дозволяє швидше реагувати на погодні зміни.

Складність технології

На прикладі системи прогнозування виробітку електричної енергії сонячними електростанціями PV.Forecast від вінницької компанії KNESS Energy можна розглянути всю технологічну складність такої процедури.

Система прогнозування генерації СЕС враховує дані комерційного обліку електроенергії та технічного стану обладнання електростанції; зібрані метеопараметри (температура, рівень сонячної інсоляції, вологість, швидкість вітру) з локації СЕС та їх real-time зміну; прогнозні метеопераметри з автоматизованої системи, що працює з API декількох постачальників послуг прогнозу метеопараметрів, систему формування прогнозу з використанням штучного інтелекту, яка формує оптимальну модель для кожного генеруючого обладнання; відправку прогнозів «Гарантованому покупцю» в автоматичному режимі в внутрішньодобовому та «на добу наперед» режимах.

У «Вема Захід» процес створення оцінки сонячного опромінення складається з 4-х етапів: обробка супутникових зображень за допомогою алгоритмів геокодування; використання зображень у статистичних моделях, за якими відокремлюється «фон»; розкладання поточного супутникового зображення похмурні та безхмарні регіони та 3-D моделювання хмари для оцінки проходу сонячного світла; оцінка сонячної радіації.

Можливі труднощі

В балансуючу групу «Гарантованого покупця» станом на 6 липня входить 899 виробника електричної енергії з альтернативних джерел. На сьогодні жоден виробник з ВДЕ не має права та можливості переходити в іншу балансуючу групу. Влітку минулого року в Міністерстві енергетики зазначали про початок підготовки законопроекту щодо виходу виробників з ВДЕ на вільний ринок та можливості працювати поза балансуючої групи «Гарантованого покупця», але за рік документ так і не з’явився в стінах Верховної Ради. Оскільки кожна станція користується програмним забезпеченням з прогнозування виробітку від різних компаній, як українських, так і європейських, то можуть виникати труднощі із поєднанням даних прогнозу у «єдину картину». Одним із можливих вирішень цієї проблеми може бути надання дозволу «зеленій» генерації вільно обирати собі балансуючу групу, а компанії, що займаються прогнозування та обліком виробітку «зеленої» енергії - створювати власні групи. В такому випадку процес прогнозування та, насамперед, надання даних диспетчерам, стає простішим та швидшим.

Розвиток та перспективи

Системи прогнозування «зеленого» виробітку також динамічно розвиваються, як і сектор ВДЕ, на їх основі вже формується новий ринок, який розширюється в світових та українських масштабах. Наприклад, на наступний рік KNESS планує збільшити долю покриття ринку на 35% в Україні.

«Продукт PV.Forecast цікавий і для іноземних ринків, тому незабаром плануємо його виведення на ринок країн, що входять до Європейського союзу», - заявили в KNESS.

Власна система прогнозування «Гарантованого покупця» - крок вперед для роботи поки що єдиної «зеленої» балансуючої групи. Проте, уряду слід було б лібералізувати роботу «зелених» виробників та надати свободу вибору на кожному із сегментів ринку.

Дар’я Орлова