1、娜仁风电场娜仁风电场 冯勃冯勃Page 2目录目录风功率预测系统简介风功率预测系统简介风功率预测系统功能风功率预测系统功能风功率预测系统技术指标风功率预测系统技术指标风功率预测系统构架风功率预测系统构架Page 3一、一、风功率预测系统简介风功率预测系统简介1、什么是风电功率预测、什么是风电功率预测 风电场功率预测是指以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、风电场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，结合风电模
2、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。间尺度包括短期预测和超短期预测。随着风电并网规模的不断增加，风电对电力系统的影响也越来越显随着风电并网规模的不断增加，风电对电力系统的影响也越来越显著，而我国风能资源丰富的地区一般人口稀少，负荷量小，电网结构著，而我国风能资源丰富的地区一般人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱。由于风能的随机性、间歇性特点，对电网的运行调度的带相对薄弱。由于风能的随机性、间歇性特点，对电网的运行调度的带来
3、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。的关键技术问题。Page 4 2、风功率预测的核心价值、风功率预测的核心价值 为了能在保障电网安全稳定运行的前提下，尽可能规模化接纳风电，为了能在保障电网安全稳定运行的前提下，尽可能规模化接纳风电，有必要建设一套风电有必要建设一套风电功率预测功率预测系统，对风电场出力变化趋势进行系统，对风电场出力变化趋势进行准确预测，对风电场的运行情况进行监视，并在上述基础上实现对风准确预测，对风电场的运行情况进行监视，并在上述基础上实现对风电场的自动发电控制（电场的自动发电控
4、制（AGC）和自动电压控制（）和自动电压控制（AVC），最终达到），最终达到风力发电可预测、风电并网可调控目标。风力发电可预测、风电并网可调控目标。风力发电代表着未来能源发展的趋势，但其输出功率的波动性和不风力发电代表着未来能源发展的趋势，但其输出功率的波动性和不确定性会对电网的安全稳定运行带来影响；国外经验表明，对风力发确定性会对电网的安全稳定运行带来影响；国外经验表明，对风力发电的输出功率进行预测是缓解电网调峰、调频压力、降低电力系统备电的输出功率进行预测是缓解电网调峰、调频压力、降低电力系统备用容量以提高电网接纳能力的有效手段；通过实施风电功率预测系统，用容量以提高电网接纳能力的有效手段
5、；通过实施风电功率预测系统，还可以达到以下作用：还可以达到以下作用：降低电力系统旋转备用容量、提高系统运行经济性；降低电力系统旋转备用容量、提高系统运行经济性；改善电力系统调峰能力，增加风电并网容量，提高风能利用率；改善电力系统调峰能力，增加风电并网容量，提高风能利用率；优化风电场运营管理水平，合理安排检修计划，改善风电运行企业的优化风电场运营管理水平，合理安排检修计划，改善风电运行企业的经济效益。经济效益。Page 5二、二、风功率预测系统构架风功率预测系统构架 Page 6 1、设备介绍、设备介绍 应用服务器：运行数据采集软件，与风电场风电综合管应用服务器：运行数据采集软件，与风电场风电综
6、合管理终端通信采集风机、测风塔、风电场功率、数值天气预理终端通信采集风机、测风塔、风电场功率、数值天气预报、风电场本地风功率预测结果等数据。报、风电场本地风功率预测结果等数据。数据处理服务器：根据建立的预测模型，基于采集的数数据处理服务器：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。的出力情况进行短期预测和超短期预测。测风塔：测风塔测量数据是用来进行超短期预测的。测风塔：测
7、风塔测量数据是用来进行超短期预测的。Page 7三、三、风功率预测系统功能风功率预测系统功能1.登录操作登录操作风电功率预测系统采用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风电功率预测系统的网址即可进入登录在网段任何一台电脑的浏览器上输入风电功率预测系统的网址即可进入登录页面，如下图：页面，如下图：Page 8 用户说明：用户说明：系统用户目前分为三个等级：系统用户目前分为三个等级：超级管理员超级管理员 具有所有模块的操作使用功能；具有所有模块的操作使用功能；风场管理员风场管理员 只能
8、填报其所在风场的一些风机参数设置；只能填报其所在风场的一些风机参数设置；普通用户普通用户 只具备页面浏览功能只具备页面浏览功能Page 9 2.实时状态监测实时状态监测实时状态监测以地图的方式直观的展示风电场的地理分布情况，并采用实时更新实时状态监测以地图的方式直观的展示风电场的地理分布情况，并采用实时更新的方式对风电场的预测功率、实际功率进行展示，页面的刷新周期根据风电的方式对风电场的预测功率、实际功率进行展示，页面的刷新周期根据风电场实时功率的采集周期而定，一般为场实时功率的采集周期而定，一般为15min刷新一次，预测功率为刷新一次，预测功率为15min一一个点，所以预测功率个点，所以预测
9、功率15min刷新一次；如下图：刷新一次；如下图：Page 10 3.曲线展示模块曲线展示模块曲线展示模块主要包括预测及实际曲线，以列表的形式展示了风场当前的预测功曲线展示模块主要包括预测及实际曲线，以列表的形式展示了风场当前的预测功率，绿色代表风场的预测功率，并可以通过日期控件、风速层高的下拉列表率，绿色代表风场的预测功率，并可以通过日期控件、风速层高的下拉列表等条件进行多种选择，点击等条件进行多种选择，点击查看查看按钮，即可显示相应日期的信息，点击按钮，即可显示相应日期的信息，点击导出导出按钮，可将结果以按钮，可将结果以excel格式导出到本地；如下图：格式导出到本地；如下图：Page 1
10、1 4.气象信息展示模块气象信息展示模块 气象信息展示模块包含气象信息展示模块包含3个子模块，即：风玫瑰图、风个子模块，即：风玫瑰图、风速曲线图和温度湿度；速曲线图和温度湿度；Page 12 4.1 风玫瑰图展示风玫瑰图展示 用户通过选择不同的时间段，系统将根据用户选定的条用户通过选择不同的时间段，系统将根据用户选定的条件绘制风向的玫瑰图；如下图：件绘制风向的玫瑰图；如下图：Page 13 4.2 风速曲线展示风速曲线展示 用户通过选择不同的时间段系统将根据用户选定的日期用户通过选择不同的时间段系统将根据用户选定的日期区间等条件绘制风速曲线图；如下图：区间等条件绘制风速曲线图；如下图：Page
11、 14 4.3 温度、湿度展示温度、湿度展示 用户通过选择不同的时间段系统将根据用户选定的日期用户通过选择不同的时间段系统将根据用户选定的日期区间等条件查看温度湿度曲线图；如下图：区间等条件查看温度湿度曲线图；如下图：Page 15 4.4 报表统计模块报表统计模块 报表统计模块包含报表统计模块包含4个子模块，即：功率报表、气象报个子模块，即：功率报表、气象报表、限电记录报表、发电计划报表；表、限电记录报表、发电计划报表；目前因系统原因只能查看气象报表相关内容，如下图：目前因系统原因只能查看气象报表相关内容，如下图：Page 16四、四、风功率预测系统技术指标风功率预测系统技术指标1、预测系统
12、、预测系统风电功率预测系统采用差分自回归移动平均模型（风电功率预测系统采用差分自回归移动平均模型（ARIMA）、混沌时间序列分析、人工神）、混沌时间序列分析、人工神经网络（经网络（ANN）等多种算法，根据预测时间尺度的不同使用上述算法构成组合预测模）等多种算法，根据预测时间尺度的不同使用上述算法构成组合预测模型，对每一种算法的预测结果选取适当的权重进行加权平均算法从而得到最终预测结型，对每一种算法的预测结果选取适当的权重进行加权平均算法从而得到最终预测结果，权重的选择可以采用等权平均法、最小方差法，保证预测的准度和精度。果，权重的选择可以采用等权平均法、最小方差法，保证预测的准度和精度。1.1
13、功率预测功率预测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，采用多种方法及建模。求，采用多种方法及建模。功率预测的空间：功率预测的空间：预测的最小单位为一个风电场；预测的最小单位为一个风电场；能够预测多个风电场的单独输出功率和叠加输出功率。能够预测多个风电场的单独输出功率和叠加输出功率。功率预测的时间：功率预测的时间：短期风电功率预测
14、能够预测风电场未来短期风电功率预测能够预测风电场未来0-24、0-48和和0-72小时之内的风电输出功率，小时之内的风电输出功率，时间分辨率为时间分辨率为15分钟。分钟。超短期风电功率预测能够预测未来超短期风电功率预测能够预测未来0h-4h的风电输出功率，时间分辨率不小于的风电输出功率，时间分辨率不小于15分钟。分钟。Page 17 1.2统计分析统计分析参与统计数据的时间范围可任意选定；参与统计数据的时间范围可任意选定；历史功率数据统计包括数据完整性统计、频率分布统计、历史功率数据统计包括数据完整性统计、频率分布统计、变化率统计等；变化率统计等；历史气象数据统计包括数据完整性统计、风速频率分
15、布统历史气象数据统计包括数据完整性统计、风速频率分布统计、风向频率分布统计等。计、风向频率分布统计等。风电场运行参数统计包括发电量、有效发电时间、最大出风电场运行参数统计包括发电量、有效发电时间、最大出力及其发生时间、同时率、利用小时数及平均负荷率等参力及其发生时间、同时率、利用小时数及平均负荷率等参数的统计。数的统计。Page 18 1.3 系统界面系统界面支持风电场（群）实时出力监测，以地图的形式显示风电场的分布，支持风电场（群）实时出力监测，以地图的形式显示风电场的分布，地图页面应显示风电场的实时功率及预测功率，页面更新周期不应超地图页面应显示风电场的实时功率及预测功率，页面更新周期不应
16、超过过5分钟。分钟。支持多个风电场出力的同步监视，可同时显示系统预测曲线、实际功支持多个风电场出力的同步监视，可同时显示系统预测曲线、实际功率曲线及预测误差带。实际功率曲线需实时更新，更新周期不超过率曲线及预测误差带。实际功率曲线需实时更新，更新周期不超过5分钟。分钟。支持不同时刻预测结果的同步显示。支持不同时刻预测结果的同步显示。支持数值天气预报数据与测风塔数据、实际功率与预测功率的对比，支持数值天气预报数据与测风塔数据、实际功率与预测功率的对比，提供图形、表格等多种可视化手段。提供图形、表格等多种可视化手段。支持时间序列图、风向玫瑰图、风廓线以及气温、气压、湿度变化曲支持时间序列图、风向玫
17、瑰图、风廓线以及气温、气压、湿度变化曲线等气象图表，对实测气象数据和预测气象数据进行展示。线等气象图表，对实测气象数据和预测气象数据进行展示。Page 19 1.4 系统性能系统性能风电功率预测系统不受风电场数量限制。风电功率预测系统不受风电场数量限制。风电功率预测应不受风电场机组检修和扩建限制，即风电风电功率预测应不受风电场机组检修和扩建限制，即风电场任何运行状态皆可进行功率预测。场任何运行状态皆可进行功率预测。风电功率预测模型计算时间小于风电功率预测模型计算时间小于5分钟。分钟。单个风电场短期预测月均方根误差小于单个风电场短期预测月均方根误差小于20%。超短期预测第超短期预测第4小时预测值
18、月均方根误差小于小时预测值月均方根误差小于15%。系统硬件可靠性应大于系统硬件可靠性应大于99%。系统月可用率应大于系统月可用率应大于99%。Page 20 2、实时风测系统（测风塔）、实时风测系统（测风塔）实时风测系统（测风塔）主要用于风电功率预测系统的超短期预实时风测系统（测风塔）主要用于风电功率预测系统的超短期预测，为超短期预测提供实时测风数据；测风塔的数量需根据风场条件测，为超短期预测提供实时测风数据；测风塔的数量需根据风场条件计算分析后确定，每座测风塔配套硬件设备包括气象数据传感器、数计算分析后确定，每座测风塔配套硬件设备包括气象数据传感器、数据采集设备、数据传输设备，如下图：据采集设备、数据传输设备，如下图：
