国电南瑞NSF3100风电功率预测系统.ppt

国电南瑞NSF3100风电功率预测系统技术交流国电南瑞科技股份有限公司项目意义技术要点技术方案应用业绩项目实施目录项目意义风电输出功率预测系统的意义电网风电场优化电源组合制定发电计划解决风电大规模并网问题的有效手段满足风电并网要求配合电网调度在线电网调度提高上网小时数争取上网优先权安排检修时间预报时效不超过6小时统计方法物理方法统计与物理相结合的方法预报时效几十个小时风电输出功率预测的三种主要方法预报时效几十个小时技术方案红线为统计方法绿线为物理方法灰线为统计物理相结合的方法三种方法的比较技术方案技术方案-模型原理风力预测多时效、多模型NWP数值天气预报数据测风塔实时数据测风塔历史数据输出功率预测风电场、风机实时工况信息风机历史数据测风塔历史数据应用平台人机界面评估与优化风力预测测风塔BP-ANN统计模型数值天气预报精细化释用风能电能线损、地形、尾流效应等外部因素影响（片区建模技术）统计风电功率预测结果能量转化技术方案-模型原理超短期短期技术方案-网省级系统结构风电场预测子站2安全II区安全II区交换机数据采集服务器Web服务器反向隔离装置防火墙路由器数据库服务器应用服务器PC工作站数值天气预报数值天气预报数据风电功率预测系统风电场预测子站1各风电场功率数据或测风塔数据子站风功率预测结果数据或测风塔数据安全II区纵向加密装置子站风功率预测结果数据或测风塔数据SERIESCisco800COMPUTERSINTERNETRXDTXDOK12314RXDTXDEMS能量管理系统安全I区网省级系统架构技术方案-场站级系统结构风功率预测系统安全II区风电场监控系统安全I区调度中心安全II区交换机数据采集服务器Web服务器反向隔离装置纵向加密装置防火墙路由器数据库服务器应用服务器PC工作站测风塔数值天气预报测风塔数据数值天气预报数据以太网转光纤设备光纤场站级系统架构技术方案-系统配置预测系统应用软件序号软件名称1WEB功率预测应用平台软件2数值天气预报下载软件3风电场数据接入软件4短期功率预测软件5超短期功率预测软件预测系统硬件配置序号硬件名称1数据库服务器2通信服务器3应用服务器4下载工作站5二次安全防护隔离装置6实时气象数据采集系统（风电场）技术要点4测风塔实时气象数据采集1235数值天气预报释用技术应用预测模型算法模型校正技术应用软件平台技术要点－实时气象数据采集测风塔实时气象数据采集系统的作用1真实、实时地反映风电场区域气象状况3分析风廓线、湍流系数等与动量下传相关参数实现风电场输出功率超短期预测4为误差分析及模型修订提供关键数据源NARI具备自主研发符合风电功率预测系统需求的实时气象数据采集系统的能力，并在福建、甘肃酒泉等地区有多个系统的成功运行案例。5为弃风限电评估提供关键数据源2技术要点－实时气象数据采集预测系统对测风塔的要求：位置：主迎风方向上距风电场2-3Km处。数量：根据风电场区域大小和装机容量确定。用途：为预测系统提供实时气象数据。采集：每5分钟1报，采用无线/有线通信方式发送至预测系统。风电场原有测风塔现状：位置：以区域中心或风能较好位置居多，风电场建好后风机的尾流可能会影响原有测风塔的测量结果，需评估其现有位置是否满足预测系统要求。数量：风电场在建站前期都建有数量不等的测风塔。用途：区域风能资源评估。采集：每天定时1报，电邮发送至中心站。原有采集系统不满足预测系统要求，需改造。技术要点－实时气象数据采集福建漳浦六鳌风电场测风塔实时气象数据采集系统气象要素：风速、风向、温度、湿度、气压等高度:10/30/70米和轮毂高度技术要点－实时气象数据采集超短期预测不同数据源技术特点对比测风塔风速机头风速全场功率1.有效地监测风能资源，并将气象条件的变化实时地反映给超短期预测模型。2.可监测整个风机捕获的截面的风能情况。3.可监测边界层以及风廓线参数，用于数值天气预报建模。4.进行模型修订的重要数据基础。1.受到风机尾流的影响，其数据质量和可用性存在质疑。2.机头在不停旋转，无风向信息。3.与风机厂商，尤其是国外风机厂商的协调工作困难。1.仅使用全场功率进行超短期预测，没有大气状况变化的跟踪，难以预测突发性天气变化对风电功率影响，而此况的超短期预测对电网的安全至关重要。技术要点－数值天气预报释用技术实况加密观测应用数据类型频率常规观测1h机场地面1h船舶观测1h浮标1h自动站1h(5min)飞机观测1h探空12h小球测风12h雷达(反射率)1h(6min)FY2C红外和可见光(辐射率)1h(30min)数值天气预报技术:以GFS为背景场。基于ADAS同化系统结合大量的当地实测数据调试中尺度模式WRF采用数值天气预报精细化释用技术输出0-72小时风速、风向预测值实测数据ADASWRFGFS预测模式输出值数据处理服务器释用技术预测值技术要点—数值天气预报释用技术技术要点－模型算法多时效（短期、超短期）、全天候预测建模多模型方法，实现集合预报考虑风电场尾流效应等因素预测模型以物理模型、统计模型及物理统计结合模型为基础，针对不同风电场采用不同模型，具有以下特点：模型具备风电场不同工况（弃风、检修等）预测能力模型适用于风电场的后期扩容建设技术要点－应用软件平台预测系统应用软件功能特点6后台服务程序增加了日志功能Java开发，完全支持跨平台模型参数率定算法和功率预测算法采用多线程模型，保证最高运算效率实时监控页面采用二维GIS技术具备风电场登陆填报功能，实现远端填报次日开机计划支持按照需求进行风电场分组查询，并提供分组统计结果43217平台软件完全兼容D5000数据结构规范5系统平台技术要点－应用软件平台技术要点－应用软件平台技术特点－模型校订15-Dec-200912:00:0016-Dec-200900:00:0016-Dec-200912:00:0017-Dec-200900:00:000102030405060708090LocalTime10minAveragedLoad(MW)FuJianPingTan10minnewMeasurmentANN15-Dec-200912:00:0016-Dec-200900:00:0016-Dec-200912:00:0017-Dec-200900:00:000102030405060708090LocalTime10minAveragedLoad(MW)FuJianPingTan10minMeasurmentANN原始模型校订模型超短期出力预测与实测对比分析技术特点－模型校订名称装机容量（MW）均方根误差（%）平均相对误差（%）误差小于20%（%）样本数预测_15min101.620.821762.128245预测_1h101.620.2216.4663.471437名称装机容量（MW）均方根误差（%）平均相对误差（%）误差小于20%（%）样本数预测_15min101.614.7810.5587.598245预测_1h101.613.939.84891437原始模型校订模型超短期出力预测与实测对比分析场站数量装机容量已建和在建系统分布区域有华北、东北、西北、福建、内蒙、江苏、浙江等已建和在建预测系统总装机容量超过800万千瓦应用业绩已建和在建的预测系统覆盖近80个风电场区域通过国家版权局认证，获得其颁发的软件著作权登记前期工作核心——风电场资料收集，编写制定风电场收资详细明细清单，主要包括以下内容：风电场基本情况信息风电场及风机详细数据风电场测风塔详细数据1.风电场区域范围2.风电场地表特征3.风电场地形图4.风电场气候特征5.风机总体布局方案图和卫星照片1.风电场已投运风机统计表2.风电场已投运风机布局数据表3.风电场规划中风机统计表4.风电场规划中风机布局数据表5.风机标准功率曲线与中控软件统计各台风机运行功率曲线6.各台风机历史运行数据7.风电场最近一年的历史运行数据1.风电场测风塔布局数据表2.测风塔历史观测数据.项目实施预测系统建设工作流程明确技术方案；落实调研计划；设定数据指标风电场功率预测基础数据收资风电场通信条件调研风电场测风塔调研现场收资技术方案资料完备性建模参数率定测风塔适用性分析与新建方案风电场、测风塔实测信息、数值预报接入系统方案预测建模核心算法预测应用软件开发系统开发具体方案项目实施预测系统的现场安装调试安装调试国电南瑞科技股份有限公司