风功率预测系统基础知识(精华版)

陆丰宝丽华新能源电力有限公司风功率预测系统陆丰宝丽华新能源电力有限公司一、风功率预测的目的和意义1.通过风电功率预测系统的预测结果，电网调度部门可以合理安排发电计划，减少系统的旋转备用容量，提高电网运行的经济性。2.提前预测风电功率的波动，合理安排运行方式和应对措施，提高电网的安全性和可靠性。3.对风电进行有效调度和科学管理，提高电网接纳风电的能力。4.指导风电场的消缺和计划检修，提高风电场运行的经济性。5.应相关政策要求。二、设备要求提供的设备应满足《风电功率预测系统功能规范》中所提出的各项要求。陆丰宝丽华新能源电力有限公司三、风功率预测的方法风电功率预测1、按预测的物理量分类2、按数学模型分类3、按输入数据分类4、按时间尺度分类先预测风速预测输出功率风电机组或风电功率曲线直接预测输出功率持续预测方法ARMA模型（差分自回归移动平均模型，多用在随机时间序列法）卡尔曼滤波：用之实现风速预测，适用于在线风速预测。智能方法，如人工神经网络（ANN）等。ANN具有并行处理、分布式存储与容错性等特征，具有自学习、自组织和自适应能力，可以实现联想记忆、非线性映射、分类与识别、优化计算、知识处理等功能，对复杂问题的求解十分有效，可用于短期风速预测。不采用数据天气预报数据（基于时间序列）采用数据天气预报物理方法：基于风速的方法，关键有精确的物理模型及准确换算。超短期预测统计方法：基于功率预测的方法。常用基于时间序列方法及基于人工智能算法。需分析输出功率与气象信息之间关系，建立准确数学模型。目前多采用风速、风向、气温、气压4个气象参数及功率曲线作基础。综合方法（现在多用）超短期预测：未来0~4h的风电输出功率，分辨率≤15min。如东润的WPFSVer1.0：基于时间序列、人工神经网络等技术的组合预测模型；短期预测：至少预测未来3d的功率，分辨率≤15min。如东润的WPFSVer1.0：基于人工神经网络的统计方法模型、基于解析法和计算流体力学（CFD）的物理方法模型以及统计和物理方法混合模型，针对不同风电场采用不同模型，预测模型可与风电场同步投运。陆丰宝丽华新能源电力有限公司四、设备介绍可能涉及到的设备：以下出自北京中科伏瑞电气技术有限公司的FR3000F系统数据采集服务器：运行数据采集软件，与风电场侧风电综合通信管理终端通信采集风机、测风塔、风电场功率、数值天气预报、风电场本地风电功率预测结果等数据。数据库服务器：用于数据的处理、统计分析和存储，为保证数据可靠存储，配置了磁盘阵列。应用工作站完成系统的建模、图形生成显示、报表制作打印等应用功能。风电功率预测服务器：运行风电功率预测模块，根据建立的预测模型，基于采集的数值天气预报，采用物理和统计相结合的预测方法，并结合目前风电场风机的实时运行工况对单台风机及整个风电场的出力情况进行短期预测和超短期预测。数据接口服务器：负责从气象局获得数值天气预报，为保证网络安全在网络边界处配置反向物理隔离设备。同时向SCADA/EMS系统传送风电功率预测的结果。测风塔：测风塔测量数据（实时气象数据）是用来进行超短期功率预测的。测风塔有两种类型，一是实体测风塔，一是虚拟测风塔。一个风塔造价占系统的的20~30%左右。实体测风塔：变化频繁的自然条件和复杂的地形地貌给预测系统增加了困难，实体测风塔的安装台数应根据风场的实际地理条件等情况进行安装，以保障预测的准确性。实体测风塔应安装在风场5km范围内，通过GPRS或者光纤采集风塔的实时气象数据。陆丰宝丽华新能源电力有限公司虚拟测风塔：是加装一些装置，直接采集风场风机上预测的风速、风向数据进行预测，它不需要在户外安装实体风塔，没有户外的维护工作。气象数据：数值天气预报，短期预测时需要用到。一般需要和气象局合作，可能存在两种情况：我方去找气象局，购买他们（一家）的数据；设备厂家已直接和相关的气象局（多家）合作，我方购买他们的服务。我方都需要提供互联网服务。五、风功率预测系统设备以下所列为普遍用到的设备，各个厂家会有不能1、预测系统硬件设备1）系统服务器2）数据库服务器3）PC工作站4）网络交换机及网络通讯附件5）物理隔离装置6）机柜与附件等2、预测系统软件部分1）预测系统软件平台2）短期预测软件3）超短期预测软件4）通信接口开发软件等3、自动遥测站（即测风塔，包括其数据采集、传输）1）数据采集器2）数字适配器3）模拟适配器4）电源稳压器5）GPRS通信终端6）机箱7）蓄电池8）太阳能板9）超声波测风计10）气压计11）温湿度计12）防辐射通气罩13）安装配件14）中心站接收软件15）数据存储陆丰宝丽华新能源电力有限公司风电场侧典型应用方案电网调度侧典型应用方案六、风功率预测厂家1、中国电科院推出《风电功率预测系统WPFSVer1.0》陆丰宝丽华新能源电力有限公司2、华北电大研发成功风电功率预测系统3、龙源电力研发的风电场功率预测系统稳定运行满一年中国气象局4、东润环能公司。目前风电预测系统市场占有率最大的是国家电网下属的东润环能公司5、国电南瑞科技股份有限公司6、国能日新7、北京中科伏瑞电气技术有限公司（FR3000F）8、兆方美迪风能工程（上海）有限公司等。注：一家之言，东润环能公司，该公司曾表示，自己出售的系统采用的所有参数获得了电网公司的认可，如果用国内其他企业的产品，会存在参数不兼容的后果。据该公司销售人员介绍，一套设备售价100万元。七、风功率预测系统规范见《风电功率预测系统功能规范》附：系统能够按照风机的运行工况（有时因某种原因会调整风机出力或单台风机故障停机），实时调整对应单台风机的输出功率预测。注：个人意见尽量能够建立不需要建立风塔的系统，因为一个风塔的造价不低，后期的维护成本增加，且根据我场运行的情况来看，我场可能至少需要建立两个及以上的风塔才能达到误差不大于20%的要求。能够不需要自己去找气象局的最好，不过很多公司都是已购买了相关的服务。