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[!--downpath--]基于風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)能量管理系統(tǒng) 2011年7月，復(fù)旦大學(xué)電機(jī)工程系 摘要2 電網(wǎng)運(yùn)行與控制中忽略微小擾動(dòng)原因，系統(tǒng)自身承受沖擊的能力也不容忽視。 高度考慮不利激勵(lì)因素，制定對(duì)策影響較大，必須參與電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃中期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)，對(duì)風(fēng)電調(diào)控影響較大。 納入常規(guī)調(diào)度系統(tǒng)，融入不同風(fēng)電發(fā)展水平下的電網(wǎng)發(fā)電規(guī)劃、在線調(diào)度、實(shí)時(shí)控制等各個(gè)環(huán)節(jié)。 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)需要34個(gè)大電網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng) 大電網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)剛?cè)岵?jì) 風(fēng)電并入電網(wǎng) 傳統(tǒng)觀點(diǎn)：供電“隨機(jī)” “不可靠”：風(fēng)速隨機(jī)性 “不可調(diào)節(jié)”：風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)不良能力可控風(fēng)場(chǎng)建設(shè)：優(yōu)質(zhì)電源可預(yù)測(cè)、可靠、可調(diào)度 風(fēng)電場(chǎng)常規(guī)電站能源供應(yīng)不穩(wěn)定，有功出力不穩(wěn)定 能源供應(yīng)穩(wěn)定，有功出力穩(wěn)定 有功/無(wú)功有功調(diào)節(jié)困難 有功/無(wú)功功率可大范圍靈活調(diào)整 風(fēng)電功率預(yù)測(cè)難度高、精度低、負(fù)荷預(yù)測(cè)精度高、發(fā)電計(jì)劃定制相對(duì)容易 風(fēng)電場(chǎng)能源管理系統(tǒng)應(yīng)用 電網(wǎng)友好型風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)-12-一套風(fēng)電場(chǎng)能源管理系統(tǒng)是基于風(fēng)電場(chǎng)綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)所有有功、無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備手動(dòng)閉環(huán)、協(xié)調(diào)控制，滿足風(fēng)電綜合需求的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)農(nóng)場(chǎng)電網(wǎng)連接。 風(fēng)電場(chǎng)能源管理系統(tǒng)總體思路 控制指令 風(fēng)場(chǎng)信息 氣象服務(wù) 風(fēng)速計(jì)塔 6 儲(chǔ)能控制 電力管理 運(yùn)行調(diào)度 風(fēng)電場(chǎng)能源管理系統(tǒng)總體思路 四大技術(shù)特點(diǎn) 交互性：服從控制指令 協(xié)調(diào)性：協(xié)調(diào)內(nèi)部該設(shè)備基于預(yù)測(cè)的手動(dòng)控制、智能閉環(huán)控制數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)是風(fēng)電并網(wǎng)控制平臺(tái)的基礎(chǔ)。
7/儲(chǔ)能風(fēng)電場(chǎng)能源管理系統(tǒng)總體思路 8 內(nèi)容概要 9 風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值 電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的要求 應(yīng)用類型 預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng) 15min 全網(wǎng)極高擁塞管理功率 1~6h (超短期） 15min 區(qū)域高調(diào)峰/發(fā)電計(jì)劃電量 24~48h（短期） 1h（15min） 全網(wǎng)/區(qū)域高運(yùn)行方式/維護(hù)計(jì)劃電量（峰谷值） 1 年（中期）年）更高的電網(wǎng)規(guī)劃全網(wǎng)用電幾年到幾年六年更高的全網(wǎng)調(diào)度規(guī)劃規(guī)劃風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的要求體現(xiàn)在電力系統(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)方面。 -16-風(fēng)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值 風(fēng)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)的綜合價(jià)值 風(fēng)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 在WPMS）商業(yè)化階段（，），單個(gè)風(fēng)場(chǎng)的偏差為10-20%，偏差全網(wǎng)占比5%-8%。 ，缺乏常年統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測(cè)療效中國(guó)電力科學(xué)研究院WPFS系統(tǒng)，法國(guó)中尺度模型，自產(chǎn)NWP評(píng)價(jià)指標(biāo)均方根偏差（RMSE）單風(fēng)場(chǎng)1-2h小時(shí)超短期預(yù)報(bào)5- 7% 近期預(yù)測(cè) 10 -20% 地區(qū)：6-8% 全網(wǎng)：5-7% 風(fēng)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 需求和數(shù)據(jù)需求結(jié)合寧夏電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求和氣象服務(wù)特點(diǎn)，明確系統(tǒng)功能為如下：短期風(fēng)電預(yù)測(cè)：提前24h-36h預(yù)測(cè)； 滾動(dòng)預(yù)報(bào)：每天晚上 8:00 和凌晨 5:00 預(yù)報(bào)一次。 基本預(yù)測(cè)單元：風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)依賴于龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)每年的數(shù)據(jù)記錄超過(guò)2500萬(wàn)條，集中維護(hù)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)難度很大。
分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 新疆古風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 多層分布式風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 風(fēng)場(chǎng)層面：基礎(chǔ)預(yù)報(bào)單元風(fēng)電場(chǎng)控制、獨(dú)立結(jié)算 區(qū)域?qū)用妫涸诰€調(diào)度、聯(lián)絡(luò)線時(shí)尚控制 全網(wǎng)層面：功率平衡、電力調(diào)度發(fā)電計(jì)劃與機(jī)組組合優(yōu)化 分層分級(jí)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)適應(yīng)新疆古代風(fēng)電發(fā)展特點(diǎn)和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的需求 風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的基本原理 短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的基本原理 統(tǒng)計(jì)方法 非參數(shù)回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 數(shù)值A(chǔ)RMA法 時(shí)間序列分析法...兩類預(yù)測(cè)方法 化學(xué)法 WASP微氣象模型 中尺度MM5模型（日本） 考慮扇尾流效應(yīng)、地表特征、邊界層特征 相似模型原理考慮非建模激勵(lì)...需要至少1-3個(gè)月的歷史實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)隨著歷史數(shù)據(jù)的積累預(yù)測(cè)偏差會(huì)逐漸減小，不斷積累歷史數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確幀率更高的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（ 3h、3km) 微地理、微氣候模型進(jìn)一步降低精度 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)修正 基于風(fēng)機(jī)啟停信號(hào)的及時(shí)修正模型 根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)修正預(yù)報(bào) 輸入極端天氣6小時(shí)滾動(dòng)預(yù)報(bào) 極端天氣特殊處理獨(dú)立建?！L(fēng)電功率預(yù)測(cè)的基本原理 影響風(fēng)電功率預(yù)測(cè)精度的主要因素 - 7 - 預(yù)測(cè)精度具有個(gè)體特征：不同季節(jié)、不同地區(qū)、不同地形等激勵(lì)因素不同 最終精度會(huì)影響風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的基本原理數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和邊界層微氣象模型Step2． 當(dāng)?shù)貧庀蟾?0-30km，高海拔Step1。 全球天氣預(yù)報(bào) () Step4. 尾流效應(yīng)模型Step3：近地模型（LOG曲線）準(zhǔn)對(duì)比，準(zhǔn)差，差，風(fēng)功率預(yù)測(cè)的基本原理，風(fēng)功率模型和風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)模型，不同風(fēng)向和風(fēng)速下的風(fēng)場(chǎng)效率，不同空氣密度下的風(fēng)場(chǎng)效率、風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)功率曲線、風(fēng)速預(yù)測(cè)偏差：10-15%（亞洲）； >20%（國(guó)外）風(fēng)電場(chǎng)建模偏差：2-5%，國(guó)外同類水平風(fēng)電功率預(yù)測(cè)精度在于邊界層（近基巖）數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)原理風(fēng)風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)模型和風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)模型（續(xù)） 風(fēng)電場(chǎng)出力模型建?？梢赃_(dá)到非常高的精度（2-5%） 建模方法（BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、非參數(shù)回歸等）對(duì)精度影響不大迭代次數(shù)對(duì)精度影響不大。 風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的基本原理. 預(yù)測(cè)程序的通常流程。 預(yù)測(cè)程序初始化：數(shù)據(jù)規(guī)劃建模：借助歷史數(shù)據(jù)建立風(fēng)電場(chǎng)輸出功率模型； 預(yù)測(cè)：借助數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行預(yù)測(cè) 可視化：展示預(yù)測(cè) 結(jié)果評(píng)估：效果評(píng)估與預(yù)測(cè)、預(yù)測(cè)方案比較、風(fēng)電綜合預(yù)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)支撐、發(fā)展支撐工程應(yīng)用、7個(gè)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目3項(xiàng)，其中重點(diǎn)/重大項(xiàng)目5項(xiàng)； 省部級(jí)企業(yè)項(xiàng)目30余項(xiàng)。
自2009年投入運(yùn)行以來(lái)中期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)，已有數(shù)十座家庭訓(xùn)練電站投入運(yùn)行。 23項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)——廣泛支持標(biāo)準(zhǔn) 24項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)——功能豐富全面，更多考慮風(fēng)電場(chǎng)居民的應(yīng)用需求！ 25 風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)分站 風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)不僅需要與電網(wǎng)公司配合，還需要將必要的信息傳輸?shù)桨l(fā)電集團(tuán)經(jīng)理的筆記本上。 風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)子站年/月度電量預(yù)測(cè) 科學(xué)制定發(fā)電計(jì)劃 評(píng)估電損 風(fēng)資源后評(píng)估 定量評(píng)價(jià) 風(fēng)電場(chǎng)可利用風(fēng)資源周邊地形變化對(duì)原有風(fēng)資源的影響 維護(hù)計(jì)劃優(yōu)化與調(diào)整設(shè)備改進(jìn) 年使用小時(shí)數(shù) 根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的生產(chǎn)特點(diǎn)，風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)分站應(yīng)越來(lái)越適應(yīng)發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)需要。 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)——預(yù)測(cè)精度保證 系統(tǒng)功能展示 風(fēng)電綜合預(yù)測(cè)系統(tǒng)功能展示 用戶角色 預(yù)報(bào)員：風(fēng)電曲線預(yù)測(cè)、模型訓(xùn)練 調(diào)度員：監(jiān)控 風(fēng)電運(yùn)行管理員：程序模塊監(jiān)控、日志管理 系統(tǒng)功能展示——風(fēng)場(chǎng)狀態(tài) 30 . 系統(tǒng)功能顯示——曲線顯示顯示實(shí)際曲線與預(yù)測(cè)曲線的對(duì)比。 觀看間隔可以自定義并導(dǎo)入。 31. 系統(tǒng)功能展示-氣象信息展示 32. 數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)氣象資源監(jiān)測(cè)功能 全面的數(shù)據(jù)分析功能，幫助用戶進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估和性能優(yōu)化 系統(tǒng)功能展示-數(shù)據(jù)分析 33 系統(tǒng)功能展示-統(tǒng)計(jì)報(bào)表 34系統(tǒng)功能展示——預(yù)報(bào)上報(bào)支持集中上報(bào)、分組上報(bào)、地方上報(bào)三種上報(bào)方案支持手工上報(bào)、人工上報(bào)支持預(yù)報(bào)員修改、人工干預(yù)35個(gè)智能預(yù)報(bào)員引導(dǎo)系統(tǒng)，確保系統(tǒng)提供更多、更準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)模型數(shù)據(jù)的積累。
確保系統(tǒng)隨著數(shù)據(jù)的積累，提供越來(lái)越高精度的預(yù)測(cè)模型 提供可視化完成算法訓(xùn)練的功能，讓客戶快速上手，完成專家級(jí)算法維護(hù)工作 – 系統(tǒng)管理 37項(xiàng)需要PC工作站操作系統(tǒng)2003英文企業(yè)版，硬盤盡可能大，服務(wù)器顯存盡可能大，硬盤操作系統(tǒng)2003英文企業(yè)版，網(wǎng)絡(luò)PC工作站和服務(wù)器必須在同一個(gè)公網(wǎng)； 您可以接入中央調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，用于上傳預(yù)測(cè)結(jié)果； 可接入風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)，獲取風(fēng)機(jī)歷史數(shù)據(jù)； 風(fēng)場(chǎng)坐標(biāo)、風(fēng)場(chǎng)名稱、風(fēng)場(chǎng)區(qū)域坐標(biāo)（四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)） 氣象數(shù)據(jù) 提供氣象數(shù)據(jù)的套接字及數(shù)據(jù)格式說(shuō)明 風(fēng)力電機(jī)組數(shù)據(jù) 提供風(fēng)力電機(jī)的套接字組數(shù)據(jù)。 預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)提供報(bào)告數(shù)據(jù)的通信結(jié)果。 通訊合同-5-101 系統(tǒng)功能展示-軟/硬件配置 38年試運(yùn)行以來(lái)，風(fēng)電綜合預(yù)測(cè)系統(tǒng)偏差 風(fēng)場(chǎng)功率模型偏差 數(shù)值天氣預(yù)報(bào)偏差 風(fēng)電綜合預(yù)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)特性 黃色：實(shí)際測(cè)量 紅色：偏置校準(zhǔn)后的結(jié)果 紅色：未偏置校準(zhǔn)的結(jié)果