自2019年氫能首次寫入政府工作報告以來，風光電解水制氫模式迎來較大的發(fā)展機遇，“十四五”期間，內蒙、山西、寧夏、新疆等多個省份均落地了一批風光制氫項目，根據中國能源報相關數據顯示，截止到2023年底，全國有332個綠氫項目處于規(guī)劃、在建、建成狀態(tài)。

然而，風光制氫項目有別于傳統(tǒng)風、光電站，其在生產過程中的部分化工屬性，對整套系統(tǒng)的工藝、安全、穩(wěn)定、成本都有更嚴苛的條件，因此，對出力的波動性預測要求也更為精準。這也導致風光制氫項目整體場站對功率預測、調控的需求完全區(qū)別于傳統(tǒng)風光場站功率預測系統(tǒng)。

1 風光制氫工藝 技術極為嚴謹

近年來，內蒙、新疆、青海批復了超200多個風光制氫項目，越來越多的省市將風光制氫納入規(guī)劃當中，自備消納已漸漸成為獲取風光資源的核心之一。從類型來看絕大多數為離網或少部分容量并網的項目，預計未來會有更多的風光制氫項目落地。

盡管風光制氫市場前景廣闊且規(guī)模龐大，但受限于工藝、技術、成本、收益率等各方面的影響，實際落地還有許多亟需攻克的問題。

在工藝技術方面，風光發(fā)電的波動性會導致制氫系統(tǒng)的功率輸入波動幅度很大，在較大的功率波動范圍內，制氫設備難以耐受波動性從而使用壽命下降，波動導致的制氫功率過小也會降低制取的氫氣純度，造成安全隱患。

在成本、收益方面，風光制氫項目的成本往往與新能源的波動性息息相關。綠電制氫系統(tǒng)需要穩(wěn)定、持續(xù)的電源以保證其安全高效運行，兩者如何匹配和耦合，是其關鍵性技術。例如，如果按照新能源功率配置制氫設備，雖然保障了新能源利用率，但增加了系統(tǒng)投資成本，出力波動的不可預測性會導致制氫設備利用率較低，產出收益也難達預期。

因此，高精度的臨近預測配合長時間尺度的功率預測，通過結合發(fā)電、化工過程約束條件以及風光電站并網參與電力交易形成最優(yōu)生產調控策略，用于指導全流程的服務系統(tǒng)，是現在和未來多種風光制氫項目的迫切需求。

基于此，國能日新推出了全新的風光制氫功率預測系統(tǒng)服務于整個新能源制氫項目，分別從技術架構與硬件架構實現風光制氫合成氨工業(yè)全流程最優(yōu)化過程控制策略，助力國內風光制氫項目成本把控與盈利條件的改善。

2 風光制氫功率預測 助力成本最優(yōu)解

目前，國能日新最新的風光制氫功率預測系統(tǒng)解決方案已經用于新疆、青海等多個風光制氫示范項目，所有項目均實現以15分鐘級的超短期預測精度進而調節(jié)制氫負荷，個別項目更是以1分鐘級臨近預測根據項目負荷控制目標制定需求。

在項目中，為了為實現風光電站從并網售電到發(fā)電制氫消納，再到合成氨的化工過程全流程最優(yōu)調控方案，從5個技術方向進行了優(yōu)化以達到階段性目的，進而最終服務于整體場站。

一方面，實現了風光臨近預測（0~30分鐘）、超短期預測（0~4小時）、短期預測（72小時）和中長期預測（240小時到30天）的功率預測；另一方面，對新能源現貨電力交易電價進行預測，每天預測未來1~7天電價或更長時間（30天）。通過對上述數據的預測，可以為風光電站并網參與電力交易提供最佳的交易時段和交易價格，也作為本地消納分配方案的基礎數據支持。

其次，實現了對新能源長周期8760h發(fā)電能力預測，提供了未來一年逐小時級的發(fā)電功率和發(fā)電量預測結果，用于指導規(guī)劃長周期的運行策略和年度長協(xié)的制定等。此外，還實現了風光上網（交易）功率曲線及本地制氫消納優(yōu)化的技術評估，通過數據評估可以為項目提供合理的分配上網交易電量和本地消納制氫電量，用于指導風光功率日常調控計劃。

最后，結合上述多項技術研究和數據結果，考慮多種邊界條件，進而形成一個整體的風光制氫合成氨能源化工過程優(yōu)化控制策略算法，用于指導風光制氫合成氨能源化工全流程多節(jié)點的最優(yōu)運維方案。

硬件方面則采用云平臺加本地部署模式，本地部署系統(tǒng)仿照了新能源功率預測系統(tǒng)方案，而云平臺則集合了預測、交易以及遠程算法等，傳輸到安全二區(qū)的支持系統(tǒng)服務器后，完成多源數據采集、存儲、算法及結果優(yōu)化、web發(fā)布等功能。云平臺模式下，用戶通過登錄云平臺賬號查詢各項預測結果和優(yōu)化建議等信息，方便和快捷，提高管理效率。

隨著國家發(fā)改委、國家能源局《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》的印發(fā)，發(fā)展綠氫是達到全球“雙碳”目標的重要途徑已成為共識。根據國際能源署數據顯示，預計2030年全球氫能領域投資總額將達5000億美元。

盡管市場規(guī)模龐大，但從政策趨勢看，離網制氫或半離網制氫正在成為普遍性要求，例如內蒙要求上網電量不超過20%、下網電量不超過10%，這無疑對風光制氫系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求更加嚴苛，對應的功率預測解決方案也將進入新一輪的技術升級。