風能是目前最具有發展前景的清潔能源之一，與其他可再生能源相比，具有技術成熟、成本相對較低、對環境影響較小等優勢。隨著風電技術的成熟，我國風電裝機數量和容量大幅提升，更大容量及更高發電效率的風電機組紛紛被推向市場，並逐漸取代單機容量較小的產品，成為市場主流。分析風電裝機平均功率的趨勢，對於研究風電市場與技術的發展規律具有一定的實際意義。
目前，國內外學者對風電裝機平均功率的預測進行了大量研究。風電行業諮詢機構EER 對2010 年-2025 年的風電機組裝機情況按照單機容量進行預測，基於技術發展的趨勢和市場發展環境的假設，風電機組將從目前主流單機容量1.5MW -1.9MW 向3MW 以上發展;崔學勤等從技術轉移角度指出新安裝的風電機組的單機功率在不斷增大，兆瓦級風電機組已經成為我國風電市場的主流產品;鄧院昌等對海上風電的發展做了詳細的統計分析，提出以兆瓦級風電機組為主導的大規模商業化海上風電場建設拉開了帷幕。
現階段在預測領域應用較為廣泛的是灰色系統、支持向量機(SVM )以及BP 神經網絡法等理論。由於神經網絡預測需要大量樣本;支持向量機方法雖然適合小樣本預測，但是預測模型的泛化性能容易受樣本多少的影響;而灰色系統理論在處理時間序列短、統計數據少的小樣本問題時精度較高。因此，本文採用灰色系統理論中的GM(1，1)模型預測我國未來風電裝機的平均功率。
風電裝機平均功率預測方法
一、我國風電裝機平均功率變化趨勢
我國風電產業自2004 年以來進入高速發展期，本文根據《2005 年-2014 年中國風電裝機容量統計》結果，計算了2005 年-2014 年我國風電新增和累計裝機平均功率的變化趨勢，如圖1、圖2 所示。
從圖1、圖2 可以看出，我國風電新增與累計裝機平均功率變化趨勢保持一致，2008 年以前增長較快，2008 年以後增長趨於平穩，風電裝機平均功率向大型化發展。
二、 灰色系統理論
灰色系統理論最早是由我國學者鄧聚龍教授提出的，用於研究數據量少、貧信息的不確定性問題的理論方法。作為灰色系統理論的核心內容，GM(1，1)模型已廣泛應用於各領域。
(一)GM(1，1)模型原理
GM(1，1)模型的方法是將原始數據經過累加生成規律明顯的一次累加生成數據，然後對一次累加生成數據進行建模的方法。設給定的原始序列為：
由此可得GM(1，1)模型的時間響應公式：
(二)模型精度檢驗
GM(1，1)模型預測的精度，常用的檢驗方法是「後驗差檢驗」和「小誤差概率」。引入絕對殘差序列：
我國風電裝機平均功率預測
一、 灰色預測模擬結果及精度檢驗
數據選取的是否合理，首先應對原始數據系列進行建模可行性檢驗。
因此選取的數據可進行GM(1，1)建模。
為了使預測結果更加準確合理，考慮到2008 年以後風電裝機平均功率增長速率趨於平穩，因此分別選取2005 年-2013 年和2008 年-2013 年風電裝機平均功率數據對2014 年數據進行模擬，新增裝機平均功率模擬結果見表2、表3，累計裝機平均功率模擬結果見表4、表5。
由表2、表3 可知，對於新增裝機平均功率，GM(1，1)模型模擬平均功率結果都接近實際平均功率，且沒有出現異常的擬合結果，表明模擬平均功率與實際平均功率擬合程度較好。在誤差分析上，2008 年-2013 年數據擬合結果後驗差比值C =0.0712<0.2383 ，比2005 年-2013 年數據擬合結果精度高。
根據《2014 中國風電裝機容量分析》數據計算可知，2014 年我國風電新增裝機平均功率為1768kW，2005 年-2013 年數據模擬結果為1943.6kW，2008 年-2013 年數據模擬結果為1833.0kW ，誤差分別為9.9% 和3.7%，2008 年-2013 年數據模擬結果精度明顯高於2005 年-2013 年模擬結果精度，模擬結果精度可從圖3、圖4 看出。
對比圖3、圖4 可以明顯看出，2008 年-2013 年數據模擬結果誤差更小。因此，在預測2015 年、2016 年我國風電新增裝機平均功率時，應選取2008 年作為數據起點，利用2008 年-2014 年數據進行模擬。
同理，對於累計裝機平均功率，由表4、表5 可知，2008 年-2013 年數據擬合結果後驗差比值C =0.1619<0.3093 ，比2005 年-2013 年數據擬合結果精度高。由於2014 年我國風電累計裝機平均功率為1503kW，2005 年-2013 年數據模擬結果為1656.7kW，2008 年-2013 年數據模擬結果為1530.2kW ，誤差分別為10.2% 和1.8% ，因此2008 年-2013 年數據模擬結果精度高於2005 年-2013 年模擬結果精度，模擬結果精度見圖5、圖6。
由圖5、圖6 可知，2008 年-2013 年數據模擬結果誤差更小。因此，在預測2015 年、2016 年我國風電累計裝機平均功率時，也應選取2008 年作為數據起點，利用2008 年-2014 年數據進行模擬。
二、風電裝機平均功率預測
採用灰色預測GM(1，1)模型對2015 年、2016 年我國風電裝機平均功率進行預測，由式(4)計算出a 、b 代入式(5)可得預測公式：
因此計算可得2015 年我國風電新增裝機平均功率為1890.6kW，2016 年為1990.7kW ，預測結果趨勢見圖7;2015 年我國風電累計裝機平均功率為1579.8 kW，2016 年為1647.7 kW ，預測結果趨勢見圖8。
從圖7 可以看出，2015 年、2016 年我國風電新增裝機平均功率與2008 年-2014 年增長率一致，平均增長率為6.11%，2016 年我國風電新增裝機平均功率將要到達2 MW 時代。從圖8 可以看出，2015 年、2016 年我國風電累計裝機平均功率穩步增長，平均增長率為4.71% ，風電產業將向機組單機容量增大趨勢發展。
結語
本文採用灰色預測GM(1，1)模型對我國風電新增和累計裝機平均功率進行預測，通過比較不同數據的模擬結果，得到更切合實際的預測結果。
(1)分別選取2005 年-2013 年和2008 年-2013 年我國風電新增和累計裝機平均功率數據對2014 年數據進行模擬，將模擬結果分別與實際值進行比較，對於新增裝機平均功率，2005 年-2013 年數據模擬結果誤差為9.9%，2008 年-2013 年數據模擬結果誤差為3.7% ;對於累計裝機平均功率，2005 年-2013 年數據模擬結果誤差為10.2%，2008 年-2013 年數據模擬結果誤差為1.8% ，因此可以得到2008 年-2013 年新增和累計平均功率模擬結果更準確的結論。
(2)基於2008 年-2014 年我國風電裝機新增和累計平均功率，對2015 年和2016 年風電機組裝機平均功率進行預測，結果顯示，2015 年我國風電新增裝機平均功率為1890.6kW ，累計風電機組裝機平均功率為1579.8kW;2016 年我國風電新增裝機平均功率為1990.7kW ，累計風電機組裝機平均功率為1647.7kW ，我國風電裝機平均功率不斷增大。
(3)結合風電裝機容量與平均功率之間的關係，分析得到風電機組將從目前主流單機容量1.5MW -1.9MW 向更大容量發展。
(來源:《風能》雜誌 作者:張華 張笑)