风功率预测系统

风电功率预测系统目录风电概述风电使用现状风功率预测系统功能规范风功率预测系统功能介绍风功率预测系统硬件建设风功率预测系统指标总结风电风能是一种清洁的可再生能源，其资源丰富、转化效率高、产业化基础好、经济优势明显、环境影响小优点具有间歇性强、随机性大、可调度性弱等特点，大规模接入后对电网运行会产生较为明显的影响。弱点风电是风能发电或者风力发电的简称。概念风电使用现状目前，我国正在发展的大容量风电场通常表现出显著的区域集中性，大型风电场对电网产生的影响必然显著区别于国外分布式风电发展模式。同时，我国风资源丰富、适宜建设大型风电场的地区存在局部电网建设相对薄弱的情况，为保障电网运行的安全稳定，有时需采取限制风电场发电功率的措施。根据中国可再生能源学会风能专业委员会（中国风能协会）统计，截至2010年12月，中国市场（不包括台湾地区）风电机组装机容量已经达到18927.99MW，年同比增长37.1%，累计安装风电机组34485台，年同比增长73.3%。风功率式中：n——在设定时段内的记录数；ρ——空气密度（kg/m^3）；vi——第i记录的风速（m/s）。风功率密度的计算方法如下，设定时段的平均风功率密度表达式为：风功率密度是指，与风向垂直的单位面积中风所具有的功率，IS单位为：W/㎡（瓦特／平方米）风功率预测由于风能的随机性、间歇性特点，对电网的运行调度的带来困难，影响了电网的安全稳定运行，并成为了制约风电大规模接入的关键技术问题。风电功率预测是指以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型，以风速、功率或数值天气预报数据作为模型的输入，结合风电场机组的设备状态及运行工况，得到风电场未来的输出功率，预测时间尺度包括短期预测和超短期预测。风功率系统在风电功率预测技术研究方面，经过近20年的发展，风电功率预测已获得了广泛的应用，风电发达国家，如丹麦、德国、西班牙等均有运行中的风电功率预测系统。德国太阳能技术研究所开发的风电管理系统（WPMS）是目前商业化运行较为成熟的系统，目前该系统对于单个风电场的日前预报精度约为85%左右。丹麦RisØ国家可再生能源实验室与丹麦技术大学联合开发了Zephyr，目前丹麦所有电网公司均采用了该预测系统。此外，美国、西班牙、英国、法国、爱尔兰等风电发展较快的欧美国家纷纷开始开发和应用风电功率预测系统，其中较为成熟的产品还有美国TrueWindSolutions公司开发的E-Wind，法国EcoledesMinesdeParis公司开发的AWPPS，西班牙马德里卡尔洛斯第三大学开发的SIPREóLco以及爱尔兰国立科克大学与丹麦DMI联合开发的HIRPOM。国外风电场发电功率预测系统介绍引自：国电南瑞NSF3100风功率预测系统国外风电场发电功率预测系统介绍开发商模型名称特点投运时间德国ISETAWPT提供1-8h的预测，根据数值天气预报，使用神经网络计算输出功率2001德国奥尔登堡大学Previento使用物理模型，在较大的区域内给出2天的预测结果2002丹麦RisøPrediktor使用物理模型，考虑了尾流等的影响1994丹麦科技大学WPPT利用自适应最小平方根法和指数遗忘算法相结合给出0.5-36h的预测1994丹麦科技大学Zephy集合了上边两个模型，可以提供0-9h和36-48h的预测2003西班牙西班牙可再生能源中心开发LocalPred-RegioPred物理模型2001西班牙卡洛斯Ⅲ大学siperólico统计模型2002美国AWSTruewindE-Wind包括一组高精度的三维大气物理数学模型、适应性统计模型、风电场输出模型和预测分发系统1998引自：华北电大风功率预测系统风功率预测系统国内风电场发电功率预测系统介绍国电南瑞NSF3100风电功率预测系统华北电大风功率预测系统北京中科伏瑞电气技术有限公司FR3000F风电功率预测系统东润环能（北京）科技有限公司风电功率预测软件大唐突泉老爷岭风电场一期49.5MW工程中国电力科学研究院新能源研究所风电功率短期预测系统陆丰宝丽华新能源电力有限公司风功率预测系统辽宁力迅风电控制系统有限公司风功率预测系统兆方美迪风电功率预报系统黑龙江大唐晨光依兰风电场上海交通大学风力发电研究中心风功率预测系统功能设计标准《风电场接入电网技术规定》《风电功率预测系统功能规范》《风电场风能资源测量方法》《风电场风能资源评估方法》《风电调度运行管理规范》《风电场并网验收规范》《风电场风能资源测量和评估技术规定》《电工名词术语》《继电保护和安全自动装置技术规程》《电力工程电缆设计规范》《继电保护设备信息接口配套标准》《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》风功率预测系统功能规范预测预报要求风电功率预报分日预报和实时预报两种方式。日预报是指对次日0时至24时的预测预报，实时预报是指自上报时刻起未来15分钟至4小时的预测预报，时间分辨率均为15分钟。日预报要求并网风电场每日在规定时间前按规定要求向电网调度机构提交次日0时到24时每15分钟共96个时间节点风电有功功率预测数据和开机容量。实时预报要求并网风电场按规定要求每15分钟滚动上报未来15分钟至4小时风咆功率预测数据和实时的风速等气象数据。风电场功率预测系统提供的日预测曲线最大误差不超过25%;实时预测误差不超过15%。全天预测结果的均方根误差应小子20%。国家能源局关于印发风电场功率预测预报管理暂行办法的通知国能新能(2011)177号风功率预测系统功能规范风电场功率预测预报考核指标风电场发电预测预报考核指标为风电场发电预测预报准确率、合格率和上报率.准确率引自：国家能源局关于印发风电场功率预测预报管理暂行办法的通知合格率上报率风功率预测系统功能规范标准规定了风电功率预测系统的功能，主要包括术语和定义、预测建模数据准备、数据采集与处理、预测功能要求、统计分析、界面要求、安全防护要求、数据输出及性能要求等。标准适用于电网调度机构和风电场风电功率预测系统的建设，系统的研发、验收和运行可参照使用。范围引用文件GB/T19963-200风电场接入电力系统技术规定电监安全[2006]34号电力二次系统安全防护总体方案电监会5号令电力二次系统安全防护规定引自：风电功率预测功能规范风功率预测系统功能规范预测建模数据准备风电场历史功率数据历史测风塔数据风电机组信息风电机组/风电场运行状态记录地形和粗糙度数据风功率预测系统功能规范数据采集与处理数据采集范围数据采集要求数据的处理•所有数据存入数据库前应进行完整性及合理性检验，并对缺测和异常数据进行补充和修正。•数据完整性检验应•缺测和异常数据处理数据的存储风功率预测系统功能规范预测功能要求总体要求应根据风电场所处地理位置的气候特征和风电场历史数据情况，采用适当的预测方法构建特定的预测模型进行风电场的功率预测。根据预测时间尺度的不同和实际应用的具体需求，宜采用多种方法及模型，形成最优预测策略。预测的空间要求预测的时间要求预测执行方式其他要求风功率预测系统功能规范统计分析数据统计相关性分析误差统计误差分析考核统计风功率预测系统功能规范界面要求展示界面操作界面其他要求安全防护要求电网调度机构和风电场的风电功率预测系统均应运行于电力二次系统安全区Ⅱ。风电功率预测系统应满足电力二次系统安全防护规定的要求。风功率预测系统功能规范数据输出电网调度机构的风电功率预测系统至少应提供次日96点单个风电场和区域风电功率预测数据；每15min提供一次未来4h单个风电场风电功率预测数据，预测值的时间分辨率为15min。风电场的风电功率预测系统应根据调度部门的要求向调度机构的风电功率预测系统至少上报次日96点风电功率预测曲线；每15min上报一次未来4h超短期预测曲线，预测值的时间分辨率不小于15min。10.3风电场的风电功率预测系统向调度机构上报风电功率预测曲线的同时，应上报与预测曲线相同时段的风电场预计开机容量。风电场的风电功率预测系统应能够向调度机构的风电功率预测系统实时上传风电场测风塔的测风数据，时间分辨率不小于5min。风功率预测系统功能规范性能要求电网调度机构的风电功率预测系统应至少可扩容至200个风电场。风电功率预测单次计算时间应小于5min。单个风电场短期预测月均方根误差应小于20%，超短期预测第4h预测值月均方根误差应小于15%，限电时段不参与统计。系统硬件平均无故障时间（MTBF）应大于500000h。系统月可用率应大于99%。风功率预测系统功能规范风电场运行参数统计方法风电同时率（WPSF）平均负荷率（ALC）均方根误差（RMSE）平均绝对误差（MAE）相关性系数（r）误差计算方法最大预测误差（δmax）系统原理构成图风力发电机1风力发电机n实时数据数据库预测服务器数值天气预报电网调度端预测结果预测请求风电场端预测结果预测请求防火墙风功率预测系统功能介绍引自：华北电大风功率预测系统系统功能风功率预测系统功能介绍引自：华北电大风功率预测系统风电场输出功率预测系统地理信息系统风电场总输出功率预测分组输出功率预测单台输出功率预测算法管理信息上报预测结果统计评价系统系统功能风功率预测系统功能介绍引自：中国电力科学院风功率预测系统功能介绍总体结构系统结构示意图风功率预测系统功能介绍总体结构•测风塔实时气象要素监测数据，光纤或无线送抵数据采集服务器；•专业气象服务（数值天气预报数据），外网FTP下载；•风电场机组信息数据，风电场综合监控系统提供数据接口。预测系统需接入数据包括：预测系统主模块包括•风力预测子系统；•风电（短期、超短期）功率预测子系统；•系统平台应用软件；•数据采集子系统；•预测数据上传接口软件等。风功率预测系统功能介绍网络拓扑图风功率预测系统功能介绍软件功能介绍实时监视信息：风电场气象实时/历史信息：风电场功率实时/历史信息：误差统计分析风功率预测系统功能介绍软件模块介绍预测数据库人机界面天气预报获取解析程序风场风机信息采集程序数据采集平台（实时气象数据采集系统）短期风功率预测模块超短期风功率预测模块误差统计计算模块风功率预测系统硬件建设测风塔遥测站建设示意图测风塔遥测站建设测风塔遥测站建设实时气象数据采集系统功能测风塔位置测量高层测量要素测量设备风功率预测系统硬件建设测风塔遥测站建设风功率预测系统硬件建设设备安装测风塔测风传感器温度计湿度计压力计•高原台地和平原•浅山丘陵•山地•山谷地形风功率预测系统指标系统功能指标短期功率预测功能超短期功率预测功能人机界面功能信息上报功能系统性能指标系统容量指标功率预测指标设备可靠性指标系统负荷率指标系统实时性指标风功率系统售后服务气象数据服务模型再训练扩容建模数据备份系统升级故障维修风测系统售后服务