新能源發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)2

光伏電站/風(fēng)電場功率預(yù)測系統(tǒng)是指以數(shù)值氣象預(yù)報為基礎(chǔ)，搭建完備的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，利用各種通訊接口采集風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，針對不同電場的情況，采用不同預(yù)測技術(shù)，對各個電場進(jìn)行風(fēng)功率預(yù)測模型建模，提供人性化的人機(jī)交互界面，對電場進(jìn)行功率預(yù)測，為電場管理工作提供輔助手段。

電場功率預(yù)測系統(tǒng)根據(jù)電場的歷史功率、歷史氣象、地形地貌、數(shù)值天氣預(yù)報、發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立風(fēng)電場輸出功率的預(yù)測模型，以實測氣象、功率和數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)作為模型的輸入，結(jié)合電場機(jī)組的設(shè)備狀態(tài)及運(yùn)行工況，得到電場未來的輸出功率。根據(jù)預(yù)測時間尺度的不同和實際應(yīng)用的具體需求，采用多方法及模型，形成最優(yōu)預(yù)測策略。功率預(yù)測的定義3基本要求可以完成電場0-24小時、0-48小時、0-72小時短期功率預(yù)測，時間分辨率為15分鐘；可以完成電場0-4小時超短期功率滾動預(yù)測，時間分辨率為15分鐘；支持多個電場、多條集電線功率預(yù)測；支持多數(shù)值預(yù)報氣象源、多種預(yù)測模型同步預(yù)測；考慮出力受限和故障對電場發(fā)電能力的影響，支持限電和機(jī)組故障等特殊情況下的功率預(yù)測；考慮電場裝機(jī)擴(kuò)容對發(fā)電的影響，支持不斷擴(kuò)建中的電場的功率預(yù)測；結(jié)合實時氣象觀測系統(tǒng)，可以完成理論電量，損失電量的計算。4系統(tǒng)拓樸結(jié)構(gòu)5z軟件平臺技術(shù)數(shù)值天氣預(yù)報技術(shù)預(yù)測模型技術(shù)理論發(fā)電能力計算主要技術(shù)6系統(tǒng)采用JAVA語言開發(fā)，B/S結(jié)構(gòu)、界面友好，使用方便；軟件采用松耦合設(shè)計，便于系統(tǒng)升級、二次開發(fā)；系統(tǒng)支持跨平臺運(yùn)行，支持Windows、Linux以及Unix系統(tǒng)。軟件平臺7數(shù)值天氣預(yù)報8數(shù)值天氣預(yù)報計算流程：初值場：歐洲氣象中心、德國氣象局、美國國家海洋和大氣管理局；支持單位：中國氣象局、中國電科院、中科院大氣物理研究所；中尺度天氣預(yù)報模式：WRF模式、MM5模式；降尺度嵌套計算；氣象數(shù)據(jù)同化技術(shù)。數(shù)值天氣預(yù)報9定義：應(yīng)用大氣邊界層動力學(xué)與邊界層氣象的理論將數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)精細(xì)化為電場實際地形、地貌條件下的電機(jī)組區(qū)域的福照度，風(fēng)速，風(fēng)向等氣象信息，考慮當(dāng)?shù)赜绊懞螅賹㈩A(yù)測風(fēng)速應(yīng)用于發(fā)電機(jī)組的功率曲線，由此得出發(fā)電機(jī)組的預(yù)測功率，最后，對所有發(fā)電機(jī)組的預(yù)測功率求和，得到整個電場的預(yù)測功率。物理模型特點：不需要電場歷史功率數(shù)據(jù)的支持，適用于新建電場；可以對每一個大氣過程進(jìn)行詳細(xì)的分析，并根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化預(yù)測模型；對由錯誤的初始信息所引起的系統(tǒng)誤差非常敏感；計算過程復(fù)雜、技術(shù)門檻較高。預(yù)測模型技術(shù)10物理模型粗糙度變化影響地形變化影響尾流影響預(yù)測模型技術(shù)11定義：統(tǒng)計法基于“學(xué)習(xí)算法”，通過一種或多種算法建立NWP歷史數(shù)據(jù)與測得的電場歷史輸出功率數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，再根據(jù)該關(guān)系式，由NWP數(shù)據(jù)對電場輸出功率進(jìn)行預(yù)測。統(tǒng)計模型特點：在數(shù)據(jù)完備的情況下，理論上可以使預(yù)測誤差達(dá)到最小值；需要大量歷史數(shù)據(jù)的支持，不適用于新建電場，對歷史數(shù)據(jù)變化規(guī)律的一致性有很高的要求；統(tǒng)計法的建模過程帶有“黑箱”性。預(yù)測模型技術(shù)12統(tǒng)計模型統(tǒng)計方法：時間序列分析人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支持向量機(jī)模糊邏輯預(yù)測模型技術(shù)13預(yù)測模型技術(shù)中、短期建模混合預(yù)測方法統(tǒng)計分析物理模型14超短期建模基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)實時氣象測量數(shù)據(jù)實時采集功率數(shù)據(jù)多元時間序列算法參數(shù)化模型M1M2M3M4非參數(shù)化模型M6模型優(yōu)化選擇未來0-4小時超短期預(yù)測結(jié)果預(yù)測模型技術(shù)15新能源發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)登錄控制實時監(jiān)控功率曲線氣象信息高級應(yīng)用統(tǒng)計報表系統(tǒng)管理接口通訊安全控制，權(quán)限區(qū)分全景展示，當(dāng)日功率曲線，氣象曲線,數(shù)據(jù)監(jiān)控預(yù)測功率曲線，歷史功率曲線風(fēng)向，風(fēng)速，福照度，溫度，濕度，預(yù)測實時對比發(fā)電計劃，目標(biāo)電壓管理，理論及損失電量計算電場管理，用戶管理，系統(tǒng)管理天氣預(yù)報，實時功率，實時氣象測量，運(yùn)行狀態(tài)上報管理上報設(shè)置，上報歷史，手動上報預(yù)測指標(biāo)，功率指標(biāo)，氣象指標(biāo)，運(yùn)行統(tǒng)計，數(shù)據(jù)報表預(yù)測功能模塊理論發(fā)電意義

隨著新能源發(fā)電的快速發(fā)展，受電網(wǎng)調(diào)峰容量限制，限電以成為普遍現(xiàn)象，合理評估電場在限電時段的理論出力，意義在于：（1）科學(xué)評估限電時段的電場限電電量；（2）科學(xué)評估限電時段的電場功率預(yù)測精度；（3）合理制定電場出力恢復(fù)期間的發(fā)電計劃。3建模結(jié)果（光伏目前限電不具代表性，以風(fēng)電經(jīng)驗為例）基于特征機(jī)組的卡爾曼濾波模式均方根誤差0.09相關(guān)性系數(shù)0.908基于實時測量氣象數(shù)據(jù)的電場理論出力計算原理：基于實時氣象測量的物理模式10測風(fēng)塔測風(fēng)數(shù)據(jù)風(fēng)機(jī)的實際功率曲線擬合單臺風(fēng)機(jī)的理論發(fā)功率計算

風(fēng)電場理論功率/發(fā)電量空氣動力學(xué)與CFD原理計算得到單臺風(fēng)機(jī)輪轂高度風(fēng)速、風(fēng)向建模結(jié)果均方根誤差0.08相關(guān)性系數(shù)0.9511基于實時氣象測量的物理模式建模結(jié)果基于實時氣象與機(jī)組的ANN模式均方根誤差0.039相關(guān)性系數(shù)0.9915評估方法優(yōu)點缺點基于特征機(jī)組的卡爾曼濾波模式（1）建模方法簡單（2）數(shù)據(jù)依賴性小（1）對特征機(jī)組較為敏感（2）受電場地形影響嚴(yán)重基于實時氣象測量的物理模式（1）數(shù)據(jù)可靠、可信度高（2）計算精度較高計算精度受基礎(chǔ)資料影響基于實時氣象測量與發(fā)電機(jī)組的ANN模式計算精度最高單機(jī)測量結(jié)果可用率與可信度較低電場理論出力評估方法16電場限電電量評估方法以限電時段的預(yù)測功率為參考20限電時段電場限電電量評估方法以風(fēng)電場理論功率計算值為參考21限電時段電場限電電量評估方法單位：萬kWh指標(biāo)方法1方法2實際電量計算電量586456485620電量差值24428

差值比例4.34%0.50%

說明：差值：計算電量-實際電量，比例：差值/實際電量統(tǒng)計時段：231.光伏發(fā)電站功率預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)行于電力二次系統(tǒng)安全區(qū)Ⅱ，滿足電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入要求。2.光伏電站功率預(yù)測系統(tǒng)與青海省調(diào)主站端信息交互基于TCP/IP協(xié)議,采用問答式規(guī)約

，在原有的IEC-60870-5-102協(xié)議的基礎(chǔ)上修改而成。3.光伏電站應(yīng)按時向電力調(diào)度機(jī)構(gòu)報送日前及超短期（未來4小時）光功率預(yù)測曲線，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)按照光功率預(yù)測上報及時率和預(yù)測誤差對光伏電站進(jìn)行考核。電站功率預(yù)測系統(tǒng)相關(guān)要求1.光伏電站短期功率預(yù)測結(jié)果未上傳的，扣

400分；上傳率低于99％的，每降低1個百分點扣3分；準(zhǔn)確率低于80％或合格率低于80％的，每降低1個百分點扣5分,最多扣300分。

2.光伏電站超短期功率預(yù)測結(jié)果不上傳的，扣400分；上傳率低于99％的，每降低1個百分點扣3分；準(zhǔn)確率小于80％或合格率小于80％的，每降低1個百分點扣5分，最多扣300分。3.光伏電站應(yīng)向調(diào)度機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確、實時地傳輸自動化信息。信息量傳輸不完整、不準(zhǔn)確的，每項每月扣100分。4.光伏電站短期功率預(yù)測月均準(zhǔn)確率每超過標(biāo)準(zhǔn)1個百分點，獎勵20分；超短期預(yù)測月均準(zhǔn)確率每超過標(biāo)準(zhǔn)1個百分點，獎勵10分。《青海省調(diào)光伏電站調(diào)度運(yùn)行評價辦法》對功率預(yù)測上傳相關(guān)要求：電站自動化運(yùn)行人員日常應(yīng)做好功率預(yù)測系統(tǒng)運(yùn)維工作1.建立電站功率預(yù)測系統(tǒng)日常運(yùn)行維護(hù)制度和功率預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案2.對于短期功率預(yù)測信息，省調(diào)主站要求每日8:00前上報未來3日288點預(yù)測信息，電站運(yùn)行值班人員每日8:30前完成檢查功率預(yù)測信息是否上傳省調(diào)，（省調(diào)檢查地址：:8080/gfaccess）如未上傳，需進(jìn)行人工補(bǔ)數(shù)，同時完成手動上傳。3.針對外界網(wǎng)絡(luò)故障，導(dǎo)致天氣預(yù)報無法下載，功