孔明的遠(yuǎn)見

本刊 | 薛辰

孔明的遠(yuǎn)見

本刊 | 薛辰

若要風(fēng)電平價上網(wǎng)，僅僅盯著風(fēng)機還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，更要洞悉風(fēng)以及和風(fēng)有關(guān)的其它氣象要素，但問題是這需要遠(yuǎn)見。

孔明是誰？

科幻一下，孔明把中國氣象智慧上傳到遠(yuǎn)景格林云之后，終于可以回到他的世界了——這樣說你就知道孔明是誰了。

實際上，孔明是遠(yuǎn)景格林云上的一款軟件——智慧風(fēng)場孔明氣象服務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品。產(chǎn)品名叫孔明，有點向智者孔明致敬的意思，尋找精神層面的智慧導(dǎo)師正是遠(yuǎn)景能源這家技術(shù)公司的性格使然。

10月19日這天，2016年北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP2016）上，遠(yuǎn)景能源利用數(shù)據(jù)鏈以及VR體驗等科技手段告訴它的客戶和潛在客戶，最新發(fā)布的這款“智慧風(fēng)場孔明氣象服務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品”可能是今年CWP2016上最亮眼的創(chuàng)新。

遠(yuǎn)景能源智慧風(fēng)場云平臺產(chǎn)品負(fù)責(zé)人李恒在CWP2016分會場演講時表示，政府補貼電價機制下行的趨勢已不可逆轉(zhuǎn)，風(fēng)電正在面臨從補充能源到替代能源再到主流能源的成長煩惱，無論是既有的風(fēng)電場資產(chǎn)，還是新開發(fā)的風(fēng)電場項目，基于科技、管理創(chuàng)新提高風(fēng)電資產(chǎn)的盈利能力是風(fēng)電成長的唯一路徑。所以，遠(yuǎn)景想用這款全要素氣象服務(wù)產(chǎn)品來解決風(fēng)場全生命周期現(xiàn)有風(fēng)險損失和降本增效上的問題。但人們更關(guān)心現(xiàn)在它可以做到什么程度？李恒說，“從風(fēng)電平價上網(wǎng)的目標(biāo)追求看，據(jù)遠(yuǎn)景的智慧風(fēng)場數(shù)值模型推演，在當(dāng)前電價下降2毛到3毛錢的區(qū)間里，氣象相關(guān)要素可承載30%的價值創(chuàng)造空間?！?/p>

顯然，這積極的信號昭示了降本增效的空間，可人們更希望這些氣象要素盡快在風(fēng)電場實現(xiàn)價值兌現(xiàn)。氣象是什么，全世界的氣象臺站所觀測記載的氣象要素?zé)o非是氣溫、氣壓、風(fēng)、云、降水、能見度和空氣濕度等等，但因為所處行業(yè)的差異，人們對這些要素的體驗各有不同。對風(fēng)電人而言，風(fēng)和冰凍以及雷電等氣象要素對風(fēng)電場項目收益的影響，可謂一半心痛一半困惑，也就是說，你可能預(yù)估到它們導(dǎo)致的損失，但卻未必明確挖掘其價值點的技術(shù)方法。

來自遠(yuǎn)景能源的調(diào)研報告顯示，“在山西地區(qū)，每年雷擊對風(fēng)電資產(chǎn)造成的損失約為20元/千瓦”，冰凍的負(fù)面影響更是在這個量級以上，更多的氣象極端情況給風(fēng)電資產(chǎn)帶來的損失超乎人們的想象。

如此明確的事實背景下，遠(yuǎn)景智慧風(fēng)場孔明氣象服務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品的上線運行確實喚醒了風(fēng)電業(yè)內(nèi)的氣象應(yīng)用意識。在CWP2016上，華能、華電、國電龍源、中廣核、國家電投、神華、中核、中節(jié)能、河北建投、國電山東等多家電力公司以及榮獲超級計算機領(lǐng)域諾貝爾獎（Gordon Bell獎）的無錫超算中心共同簽署了智慧風(fēng)場孔明氣象應(yīng)用聯(lián)盟協(xié)議，其指向十分明確，就是期望通過這款氣象解決方案應(yīng)用產(chǎn)品，尋找并挖掘風(fēng)電場物理世界中系統(tǒng)化分布的系列價值點，應(yīng)對風(fēng)電成長的煩惱。

從純粹軟件產(chǎn)品的角度看，遠(yuǎn)景能源的這款孔明氣象服務(wù)產(chǎn)品在功能設(shè)計上承載了全氣象要素在風(fēng)電場全生命周期的應(yīng)用，而且在產(chǎn)品功能上與單一風(fēng)功率預(yù)測軟件產(chǎn)品有著不一樣的價值訴求。用李恒的話來說，“孔明氣象服務(wù)產(chǎn)品可以挖掘氣象要素在風(fēng)電領(lǐng)域的核心價值，尤其是可以幫助集團(tuán)化客戶從風(fēng)場規(guī)劃、設(shè)計管理、風(fēng)險與安全管理、工作計劃管理、設(shè)備運行管理，以及市場電力交易、計劃經(jīng)營和保險規(guī)劃管理等方面全方位提升效益?！?/p>

這樣看，孔明氣象服務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品用氣象要素打通了風(fēng)電場項目從測風(fēng)到設(shè)計、由建設(shè)到運營再到電力市場交易的整條價值鏈。然而一個很現(xiàn)實的商業(yè)問題是，這款產(chǎn)品是不是足以打動越來越理性的風(fēng)電場項目投資、運營商？

可見的價值是，除了更精準(zhǔn)地利用風(fēng)，這款產(chǎn)品改變了業(yè)內(nèi)對其它氣象要素應(yīng)用于風(fēng)電領(lǐng)域的價值想象空間，吸引和打動風(fēng)電巨頭的魅力就在于此。

“我看重這款氣象應(yīng)用產(chǎn)品在優(yōu)化風(fēng)電場設(shè)計和持續(xù)改進(jìn)運營收益方面的價值?！币晃粊碜钥酌鳉庀髴?yīng)用聯(lián)盟成員公司的副總經(jīng)理舉例：“比如雷電及降雨要素的應(yīng)用，可根據(jù)區(qū)域的雷擊、降雨沖刷數(shù)據(jù)對風(fēng)電場進(jìn)行針對性的集電線路防雷設(shè)計和道路防沖刷設(shè)計，以降低極端天氣可能造成的損失。”這位副總經(jīng)理進(jìn)一步說，“氣象要素在設(shè)計過程中的充分應(yīng)用，顯然會帶來風(fēng)電場全生命周期成本的下降?！?/p>

同樣來自智慧風(fēng)場孔明氣象應(yīng)用聯(lián)盟成員公司的一位工程師對氣象要素在風(fēng)電場運行端的價值創(chuàng)造抱有期待。無論哪家新能源公司，其風(fēng)電場存量資產(chǎn)規(guī)模會越做越大，向設(shè)備可靠、人力安全以及精細(xì)化管理要效益已是風(fēng)電場運營商當(dāng)下最為迫切的價值訴求。“人員與設(shè)備的安全管理都與氣象要素緊密相關(guān)，而且未來風(fēng)電場智慧化的少人或無人值守運維模式下，由于人員離設(shè)備現(xiàn)場更遠(yuǎn)，因而更需要氣象方面的支持?！边@位工程師認(rèn)可孔明氣象應(yīng)用產(chǎn)品可能實現(xiàn)的氣象要素的即時性和場景化，已然從孔明這款氣象應(yīng)用產(chǎn)品上看到了管理和技術(shù)上的細(xì)節(jié)，“比如人和設(shè)備在趕往風(fēng)電場的路上即將遭遇大雨，而這時移動端的孔明能夠提前告知我們前方道路的情形；比如風(fēng)機葉片即將在高空遇到凍雨工況，那么我們就此來調(diào)整風(fēng)機的運行方式，既消除冰凍帶來的危害，又最大限度地減少電量損失?！?/p>

在智慧風(fēng)場孔明氣象應(yīng)用聯(lián)盟戰(zhàn)略合作協(xié)議簽署儀式現(xiàn)場，一個值得注意的細(xì)節(jié)是，一位不愿具名的售電公司技術(shù)官對孔明氣象服務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品表現(xiàn)出濃厚的興趣。在這位技術(shù)官看來，風(fēng)電必然要融入到電力市場和能源互聯(lián)網(wǎng)中，其交易背后的供需關(guān)系都與氣象有關(guān)，而這款產(chǎn)品可以從氣象要素中洞悉交易中的變化，并實現(xiàn)風(fēng)電交易收益的最大化。正如這款產(chǎn)品的負(fù)責(zé)人所說的那樣，“智慧風(fēng)場孔明氣象服務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品不僅著眼于為風(fēng)電行業(yè)用戶解決當(dāng)前的挑戰(zhàn)，也是遠(yuǎn)景能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中的又一核心支點?！?/p>

那么，人們真正關(guān)心的問題是，孔明氣象服務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品的精準(zhǔn)度如何，其中的某項預(yù)報功能與行業(yè)水平究竟是一個怎樣的比對？以風(fēng)功率預(yù)測精度為例，從去年開始，孔明氣象服務(wù)應(yīng)用風(fēng)功率預(yù)報系統(tǒng)就在戰(zhàn)略合作伙伴的風(fēng)電監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行了試運行。1年的數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，其預(yù)測精度超出行業(yè)水平5個百分點。欣喜之余，人們更想了解這5個百分點背后的精度邏輯。

“預(yù)測精度的提升是由這款產(chǎn)品的高強性能決定的?！鄙鲜鲐?fù)責(zé)人透露，“11月中旬發(fā)布的新版本在預(yù)測精度上又提升2個百分點，為此做出貢獻(xiàn)的正是遠(yuǎn)景的全球校驗體系?！?/p>

全球校驗體系是精準(zhǔn)預(yù)測的技術(shù)支撐，實際上它是一個海量數(shù)據(jù)庫的概念，遠(yuǎn)景智慧風(fēng)場團(tuán)隊用了3年時間才完成這一基礎(chǔ)價值創(chuàng)造?；氐斤L(fēng)功率預(yù)測的原點，其目的在于同時精確預(yù)測風(fēng)速和電量，所以對風(fēng)的預(yù)測要精準(zhǔn)，但僅此還不夠，更重要的是通過一種規(guī)律來總結(jié)不同風(fēng)速下的風(fēng)電場發(fā)電情況，而這個規(guī)律的運行是在遠(yuǎn)景智慧能源管理平臺Wind OSTM機器學(xué)習(xí)支持下實現(xiàn)的。

“盡管3年前Wind OSTM上也有風(fēng)功率應(yīng)用模塊，之所以沒有推廣這個應(yīng)用，是因為團(tuán)隊認(rèn)為若要精準(zhǔn)地預(yù)測風(fēng)電場發(fā)電功率，必須要有更精準(zhǔn)的風(fēng)場流場數(shù)值模型與之相匹配，并作為精確預(yù)測電量的輸入，于是后來遠(yuǎn)景就搭建了格林威治TM云平臺，這讓風(fēng)功率精準(zhǔn)預(yù)測成為可能。”這位負(fù)責(zé)人這樣提到孔明風(fēng)功率預(yù)報系統(tǒng)的前世。

現(xiàn)在，孔明風(fēng)功率預(yù)報系統(tǒng)從風(fēng)到電的數(shù)據(jù)是這樣流動的：公共和私有氣象資源通過遠(yuǎn)景一級氣象模式引擎集合到格林威治TM云平臺，然后呢？格林威治TM再通過其二級流場模式引擎將風(fēng)電場的流場數(shù)值模型匹配到風(fēng)電場Wind OSTM平臺，再由Wind OSTM給出每臺風(fēng)機及整座風(fēng)電場的發(fā)電功率預(yù)測值，這是一個從風(fēng)到電再由電到風(fēng)持續(xù)迭代的過程，正是格林威治TM和Wind OSTM無縫對接成就了孔明風(fēng)功率系統(tǒng)的精準(zhǔn)預(yù)報。

到此，不難發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)景智慧風(fēng)場孔明氣象服務(wù)應(yīng)用是基于格林威治TM和Wind OSTM而誕生的一款大數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)品，這決定了它是一款針對集團(tuán)級的企業(yè)應(yīng)用，通過全方位挖掘氣象全要素在風(fēng)電資產(chǎn)管理中的價值，支撐理性投資、精益管理的風(fēng)電企業(yè)用戶進(jìn)行管理創(chuàng)新，進(jìn)而帶動傳統(tǒng)能源資本、社會資本和保險資金良性投入到風(fēng)電開發(fā)領(lǐng)域，推進(jìn)新能源結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

在遠(yuǎn)景智慧風(fēng)場氣象服務(wù)團(tuán)隊看來，傳統(tǒng)的風(fēng)功率預(yù)報主要是為響應(yīng)電網(wǎng)的需求，而面向全生命期的風(fēng)電業(yè)務(wù)服務(wù)才是氣象應(yīng)用的真正價值所在。“在規(guī)劃這款產(chǎn)品之初，我們擴(kuò)展了風(fēng)功率預(yù)測的服務(wù)內(nèi)容，使其可以同時提供超過20年的長期歷史氣象數(shù)據(jù)，當(dāng)日內(nèi)超短期預(yù)報、15日短期預(yù)報、月度中期預(yù)報，以及季度和年度氣象預(yù)報，讓企業(yè)用戶可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)理性規(guī)劃新增風(fēng)場，基于相應(yīng)的預(yù)報數(shù)據(jù)管理存量風(fēng)場的預(yù)測收入、制定運行計劃和經(jīng)營計劃。此外，又將全氣象要素的應(yīng)用涵蓋到風(fēng)電設(shè)計、設(shè)備安全與人員安全管理、預(yù)防性與預(yù)測性運維以及負(fù)荷預(yù)測和電能交易等模塊中，全方位挖掘全氣象要素在風(fēng)電領(lǐng)域的應(yīng)用價值。

如何將這些應(yīng)用轉(zhuǎn)換成一款受歡迎的高精度氣象服務(wù)產(chǎn)品，遠(yuǎn)景必須解決兩個問題：一個問題是怎樣來集合全球氣象資源？氣象是一個開放的市場，這讓遠(yuǎn)景站在巨人的肩膀上，借助戰(zhàn)略合作關(guān)系，使國家氣象局、ECMWF和NASA的氣象預(yù)報成果成為智慧風(fēng)場氣象預(yù)報的基礎(chǔ)。僅此還不夠，遠(yuǎn)景美國科羅拉多空氣動力學(xué)與氣象研究中心的領(lǐng)先氣象模式研發(fā)成果和全球氣象應(yīng)用經(jīng)驗也集合到格林威治TM云平臺；另一個問題是，如何把高性能計算資源融入到遠(yuǎn)景的氣象服務(wù)預(yù)報系統(tǒng)？遠(yuǎn)景與全球頂尖的太湖之光和天河二號國家超級計算中心進(jìn)行戰(zhàn)略合作，通過自主研發(fā)的軟件解決了算什么、怎么算的高性能計算資源的使用問題，通過遠(yuǎn)景氣象引擎實現(xiàn)“1公里尺度”的氣象模式，再由格林威治TM的流場引擎實現(xiàn)了“100米尺度”的預(yù)測精度，這都是高性能計算能力的體現(xiàn)。

“持續(xù)提升預(yù)測精度是遠(yuǎn)景智慧風(fēng)場氣象服務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品的追求，”但李恒也坦言，“即便提升1個百分點的精度也要付出大量資源，因為預(yù)報值和實際值之間的誤差類似一個黑匣子，打開它其實就是一個大數(shù)據(jù)挖掘的人工智能過程，好在遠(yuǎn)景全球校驗體系可以給予到位的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持?！?/p>

實際上，李恒所說的“全球校驗體系”源自遠(yuǎn)景智慧能源管理平臺，平臺上運行超過5000萬千瓦的新能源資產(chǎn)，巨大的實時運行數(shù)據(jù)庫，將幫助孔明氣象服務(wù)產(chǎn)品在人工智能技術(shù)的支持下有效地閉環(huán)氣象預(yù)報誤差，進(jìn)一步提升風(fēng)電氣象預(yù)報精度。

提及孔明氣象服務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品的用戶推廣問題，李恒希望用標(biāo)準(zhǔn)的公共云服務(wù)模式來和用戶分享，尤其使其融入到集團(tuán)用戶的現(xiàn)有信息化系統(tǒng)，而不是在用戶的各個風(fēng)電場和區(qū)域監(jiān)控中心的服務(wù)器上裝載幾十萬元甚至上百萬元的軟件系統(tǒng)。“當(dāng)然也可以通過Wind OSTM用私有云方式部署給用戶。”李恒補充說。

公開數(shù)據(jù)顯示，截至2016年11 月30日，孔明氣象服務(wù)應(yīng)用上已有超過500萬千瓦的風(fēng)電資產(chǎn)。李恒樂觀估計，“明年會呈指數(shù)級增長。”近十余家電力集團(tuán)已與遠(yuǎn)景簽約，成為“指數(shù)級增長”的注解。這些巨頭們傾向于相信這款產(chǎn)品能在電價下行的趨勢中釋放出降本增效的能量——不過這信心，還是來自于遠(yuǎn)景格林云在風(fēng)電領(lǐng)域的積累。正如李恒所說，“基于這樣的積累讓我們有能力理性駕馭風(fēng)力發(fā)電能源。自然界波動的風(fēng)中，有可以管理的電、可預(yù)期和可穩(wěn)定的投資回報率?！?/p>