风电功率预测系统

风电功率预测系统技术方案北京东润环能科技股份有限公司2017年10月1北京东润环能科技股份有限公司版权所有目录1工程概况.........................................................22设计依据.........................................................23系统架构.........................................................34软件功能.........................................................75项目实施........................................................146售后服务........................................................177运行结果（部分）................................................182北京东润环能科技股份有限公司版权所有1工程概况1.1项目概况1.2建设内容系统总体建设包含预测系统软硬件、气象观测系统及技术服务和气象服务，具体内容如下：1)风功率预测系统的建设：包括中心站的硬件及软件。软件包含：平台软件、短期风功率预报软件、超短期风功率预报软件等。硬件环境包括：数据处理服务器、功率预测服务器、用户工作站、机柜、通信及隔离装置、防火墙等设备组成。2)气象观测系统建设：选址、建设、安装调试。3)技术服务和气象服务：模型再训练、数据备份、系统升级维护等服务和数值天气预报服务。2设计依据2.1技术标准要求风功率预测系统必须符合：国家电网公司技术标准Q/GDW215-2008电力系统数据标记语言－E语言规范；国家电网调〔2010〕201号风电并网运行控制技术规定、国家电网公司技术标准Q/GDW432-2010《风电调度运行管理规范》、国家电网公司技术标准.Q/GDW588-2011《风电功率预测功能规范》、国家电网公司调〔2010〕201号《风电并网运行控制技术规定》、国家电网公司调水〔2010〕348号《风电场调度运行信息交换规范（试行）》、国家电力监管委员会5号令《电力二次系统安全防护规定》、国家电力监管委员会电监安全〔2006〕34号《电力二次系统安全防护总体方案》标准。国能新能【2012】208号文件3北京东润环能科技股份有限公司版权所有3系统架构3.1网络拓扑包含硬件、气象观测系统，传输方式、数值天气预报风功率预测系统的建设：包括中心站的硬件及软件。软件包含：平台软件、短期风功率预报软件、超短期风功率预报软件等。硬件环境包括：数据处理服务器、功率预测服务器、用户工作站、机柜、通信及隔离装置、防火墙等设备组成。风电功率预测系统原理简化图3.2硬件配置系统3.2.1服务器风电功率预测系统需配置两台服务器：数据采集服务器与功率预测服务器。为保障系统的安全性和电网调度对新能源电站安全性的要求，对从外网接收的数值天气预报数据需加装反向隔离装置，以保证系统的安全性。数据采集服务器用于接收数值天气预报数据和预测参数，通过反向隔离器将数据传输至功率预测服务器。功率预测服务器利用数值天气预报、预测参数、实时气象观测数据和电场运行数据，进行风电功率预测。4北京东润环能科技股份有限公司版权所有3.2.2网络安全隔离装置风电功率预测系统的信息交互在电网专用信息网络安全II，因此，风电功率预测系统的信息网络结构与通信安全措施必须满足《电力二次系统安全防护规定》要求。因此风电功率预测系统在接收外部（数值天气预报）信息时，必须安装反向网络安全隔离装置。3.2.3防火墙本工程配置1台防火墙用于实现风电场安全II区功率预测系统，与风电场安全区I自动化系统（包括有功功率控制系统等）数据通信的安全防护，以确保安全区I自动化系统的安全运行。3.3气象观测系统气象观测系统配套硬件设备包括测风塔塔体、自动气象站。1、测风塔塔体2、测风设备具体配套设备包括：a)风速传感器、b)风向传感器、c)大气温度传感器、d)大气湿度传感器e)大气压力传感器f)数据采集器g)数据传输设备。3.3.1测风塔建设测风塔位置应在风电场5km范围内且不受风电场尾流影响，宜在风电场主导风向的上风向。测风塔选址需满足风功率预测及电网的要求。测风塔数量：在风电场本地新建1座测风塔。测风塔实时测风系统通过在不5北京东润环能科技股份有限公司版权所有同高度安装传感器，完成气象数据的自动采集.测风塔建设按我方提供的图纸实施。3.3.2自动气象站建设风速传感器风速传感器的技术参数要求a)测量范围:0m/s～60m/sb)测量精度:±0.5m/sc)工作环境温度:-40℃～+60℃风向传感器的技术参数要求a)测量范围:0～360°b)测量精度:±3°c)工作环境温度:-40℃～+60℃温度计温度计的技术参数应满足以下要求：a)测量范围:-40℃～+60℃b)测量精度:±0.5℃湿度计湿度计的技术参数应满足以下要求：a)测量范围:0～100%RHb)测量精度:±3%RHc)工作环境温度:-40℃～+60℃6北京东润环能科技股份有限公司版权所有压力计压力计的技术参数应满足以下要求：a)测量范围：15-115kPa；b)精度：±1.5kPa；c)工作环境温度:-40℃～+60℃数据采集器数据采集器的技术参数满足以下要求：a)系统畅通率：≥95％b)系统工作体制：定时自报c)支持在现场下载数据的功能d)工作环境温度:-40℃～+60℃e)具有防水、耐腐蚀保护箱f)定时采集数据：5min内平均风速、5min内平均风向、5min的温度、湿度、气压。数据采集频次风速风向：风速的采样速率为每10秒钟1次，计算5分钟的算术平均值和5分钟的风速标准偏差；以5分钟平均值计算小时平均值；风向的采样速率为每10秒钟1次，计算5分钟的矢量平均值。温度、湿度、气压：温度、湿度、气压的采样速率为每10秒1次，计算5分钟的算术平均值。3.4传输方式通讯方式传输采集数据，包括光纤、电缆以及无线传输，确保数据传输实时、稳定。中心站配有采集数据接收软件，用于数据收集，数据监控、采集器程序的编制，采集器的设置，数据的简单分析，处理，监控界面的制作以及网络服7北京东润环能科技股份有限公司版权所有务和联网功能等。1)数据传输采用光纤方式：甲方负责风机与升压站之间备用光纤的熔接工作且光纤通道单根光纤信号衰减小于7DB集控室NWP服务器光电转换器测风塔数据采集器光电转换器光纤3.5数值天气预报我方具备国内外5家气象源支撑：3家欧美（西班牙、丹麦、美国）专业气象服务商，2家国家级覆盖全国范围的专业气象研究单位（国家气象局、中国科学院大气物理研究所）。我方提供的适用于新能源应用（风电、太阳能功率预测系统）的数值天气预报，空间分辨率小于5*5公里，目前在超过700个电场已有成功案例。4软件功能风电功率预测系统采用B/S模式。用户登录系统不需要安装其它软件，在系统所在网段任何一台电脑的浏览器上输入功率预测系统的链接，便可以进入系统的登陆界面。所有操作必须在用户成功登陆并授权的情况下进行。4.1功能概述风电功率预测系统包括多风场管理、实时监控管理、曲线展示管理、上报管理、发电计划管理、统计分析、数据报表、高级应用、生产管理、系统管理等十大模块。8北京东润环能科技股份有限公司版权所有4.1.1多电场管理多电场管理以全景地理分布图的方式展示区域内多个电场的分布情况，显示电场的基本信息，例如装机容量、预测功率，实际功率，坐标等。本模块包含：全景展示曲线展示统计分析4.1.2实时监控管理实时监控管理用于对单个电场进行监控，用户可以查看气象数据、功率数据与风机状态等信息，监控上报状态与发电计划。本模块包含：全景展示实时曲线展示状态监控风机运行监控9北京东润环能科技股份有限公司版权所有4.1.3曲线展示管理曲线展示以曲线和列表的方式展示预测结果，所有数据能够以Excle等格式导出。本模块包含：功率曲线气象曲线风机曲线4.1.4上报管理用户可以查看不同电场的上报项，后台根据用户所选上报项和上报日期生成上报文件，然后根据系统配置的上报方式进行上报。本模块包含：气象上报功率上报10北京东润环能科技股份有限公司版权所有手动上报风电场运行数据上报4.1.5发电计划管理用户可以查看并修改发电计划。本模块包含：日前发电计划实时发电计划人工修正发电计划电压目标值4.1.6统计分析统计分析模块可以计算各类预测与上报指标的误差、精度、相关性系数、准确率、合格率等信息。本模块包含：11北京东润环能科技股份有限公司版权所有功率指标气象指标运行数据指标发电计划指标上报项指标4.1.7数据报表根据客户查询选择的时段与类型导出报表。本模块包含：功率报表气象报表限电功率报表故障功率报表检修功率报表弃风功率报表发电计划报表12北京东润环能科技股份有限公司版权所有4.1.8生产管理生产管理可进行预测开机容量、检修计划、风机故障、风场限电等关键生产参数的设置与实时数据补录。本模块包含：预测开机容量设置检修计划设置风机故障设置风场限电设置实时数据补录4.1.9系统管理系统管理实现了风场信息管理、用户管理与系统维护功能。本模块包含：风场信息管理13北京东润环能科技股份有限公司版权所有系统维护系统管理界面4.1.10后台管理用户可以通过该模块进行后台任务配置、系统权限管理、系统日志操作管理、预测模型管理、系统参数管理等。后台任务配置管理用户可以通过该模块对后台执行的预测任务、上报任务等进行设置和修订。权限管理该模块包含资源管理、用户管理、角色管理、角色资源绑定、用户角色绑定、用户权限设置、业务组管理、用户业务组绑定、用户电场绑定等子模块，运用先进的基于角色的访问控制（RBAC）管理方式，可以灵活的对用户和资源权限进行设置，包括但不限于用户名称、密码及权限，真正做到权限设置安全可靠，用户操作可追溯查询。4.1.11高级应用系统高级应用模块可提供检修计划设置和检修计划展示、限电曲线和检修曲线展示、理论发电量计算等功能，需要用户额外定制。定制功能不包含在软件基本功能中，如有需要请与服务商联系。14北京东润环能科技股份有限公司版权所有4.2数据接口系统提供了多种通讯接口与相关系统通讯，可满足用户不同的数据交互需求。例如除了向调度系统上报功率预测结果以外还可上报风机机组实时运行信息、测风塔实测数据、风机检修安排等。风电功率预测系统具有灵活的通讯接口，支持以太网、RS232和RS485等多种通讯方式，并可以和国内外众多风机运行后台系统、风电场升压站后台SCADA系统等建立数据交互，并支持各类标准协议和非标准规约，可与各地调、省调及风电功率预测集控系统建立数据通讯，其强大的接口主要体现在：支持本地和远程OPC方式通讯，兼容1.0、2.0规范；支持各类非标准规约的定制开发；支持以*.txt、*.ini、*.xml等各类文件的传输；支持各种关系数据库的数据交互，如：SQLserver和Oracle等，兼容各类表和视图；5项目实施风电功率预测系统实施主要包括收资、建模、接口开发、硬件设备采购、气象观测系统、预测系统现场安装调试、培训和项目验收等步骤，实施流程图如下所示。项目收资完成后可同时进行气象观测系统、系统建模、软件平台开发、接口开发和配套硬件采购，以上工作完成后进行现场部署以及调试工作，然后进行用户培训，最后进行系统验收，如下图：15北京东润环能科技股份有限公司版权所有5.1实施准备5.1.1实施计划表假设项目开始时间为T日，在项目开始时间T日之前，需要完成项目收资、勘查、征地、选址等前期工作。项目具体内容时间起点工作日数据通讯数据接口开发T15数据通道调试T+1510系统硬件采购硬件设备采购T15配套软硬件安装T+155气象观测站