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摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，能源需求的日漸增多，風機發(fā)電技術(shù)也日漸發(fā)展。有效優(yōu)化電網(wǎng)的調(diào)度可以更確切地實現(xiàn)對風電場發(fā)電功率的預(yù)測，不但才能使電網(wǎng)經(jīng)濟運行，更對提升風電場在電力市場中的競爭地位有著至關(guān)重要的作用。該文首先提出了具有先進的統(tǒng)計方式的風功率預(yù)測系統(tǒng)，對國外風功率預(yù)測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況作了簡略表述，同時把高精度數(shù)值氣象預(yù)報作為重要基礎(chǔ)，力求搭建完備的數(shù)據(jù)調(diào)查和記錄的系統(tǒng)，針對風功率預(yù)測精度低的問題提出了相應(yīng)的改進方式，使之更好地借助各個通信口采集風電場的監(jiān)控數(shù)據(jù)，力求為風電場的運行和管理提供更有效的輔助作用，供你們研究和參考。
關(guān)鍵詞：風機發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)研究與應(yīng)用
中圖分類號：TM614文獻標示碼：A文章編號：1672-3791（2016）08（a）-0026-02
隨機變化的風速、風向造成風電場輸出功率具有間歇性、波動性以及隨機性等特征，大量風電場集中并網(wǎng)除了會對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定以及經(jīng)濟運行帶來重要影響，更直接限制著電網(wǎng)接納風電的效率[1]。風電功率預(yù)測系統(tǒng)的應(yīng)用，可以使調(diào)度運行人員按照數(shù)據(jù)預(yù)測的波動的情況，愈發(fā)合理地采取應(yīng)對舉措，保障電網(wǎng)運行的安全性和可靠性。功率預(yù)測和負荷預(yù)測的結(jié)合，還有好多益處，例如更夠調(diào)整調(diào)度運行的人員、優(yōu)化常規(guī)電站的發(fā)電計劃、增加風電的并網(wǎng)的容量、改善電網(wǎng)的調(diào)峰能力，對改善電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，降低溫室二氧化碳的排放具有十分重要的意義[2]。
另外，對風電功率的預(yù)測還能否提升風電在電力市場中的競爭力，對提升上網(wǎng)水價也具有重要作用。對普通的風電場而言，風電功率的預(yù)測還能否對企業(yè)合理安排檢修計劃起到重要的參考作用，因而進一步提升企業(yè)的贏利能力。
1關(guān)于國外外風功率預(yù)測的現(xiàn)況研究
我國的風功率預(yù)測系統(tǒng)經(jīng)過二十余年的發(fā)展，早已取得了突飛猛進的發(fā)展，在全球早已獲得了很廣泛的應(yīng)用。近些年以來，國際上都非常注重風機發(fā)電風功率預(yù)測系統(tǒng)的研究，早已開始開發(fā)更中級的預(yù)測模型，各發(fā)達國家早已開始研究在復(fù)雜地形、極端天氣以及海上風電等惡劣條件下的風功率的預(yù)測系統(tǒng)。當下，英國和法國等風電大國的風電技術(shù)領(lǐng)先世界，如英國早已才能達到提早48h、平均偏差在20%之下、提前24h平均偏差在10%之下[3]。
我國的風機發(fā)電風功率預(yù)測系統(tǒng)也取得了很大進展，盡管起步較晚，而且我國經(jīng)過許多年的技術(shù)創(chuàng)新和投入，早已具備建立的解決困局和實際中出現(xiàn)的問題的能力。可以說是成就卓著。我國相關(guān)的風機發(fā)電風力預(yù)測的機構(gòu)結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，完善和完善了大量的風功率預(yù)測模塊，這些人工智能的算法和體系在很大程度上提升了風功率預(yù)測的精度。另外，我國還提出了有效的風功率預(yù)測方案，這能在很大程度上解決由于大規(guī)模接入風電對電網(wǎng)所引起的沖擊問題。
2風機發(fā)電風功率預(yù)測系統(tǒng)的組成
功率預(yù)測系統(tǒng)主要由以下幾部份組成：功率預(yù)測主機、NWP處理處理器、防火墻、反向化學隔離裝置、預(yù)測系統(tǒng)顧客端以及網(wǎng)路設(shè)備和附屬設(shè)備等[4]。
3風機發(fā)電風功率預(yù)測技術(shù)方式總結(jié)分類
借助空氣動熱學、熱力學等基本的原理，也就是數(shù)值天氣預(yù)報就是風功率的預(yù)測技術(shù)，它基本是利用歷史天氣的試驗為重要的經(jīng)驗，借助數(shù)值估算的方式來預(yù)測風場輸出功率的一門科學。
風機發(fā)電風功率預(yù)測技術(shù)的直接方式是以風速為基礎(chǔ)的預(yù)測方式，基于功率的預(yù)測方式被稱為間接方式風電功率預(yù)測數(shù)據(jù)，這兩種方式的功率預(yù)測都由預(yù)測的物理模型來確定。
化學方式借助NWP數(shù)據(jù)（主要是風速）作為輸入的參考數(shù)據(jù)，而且須要充分考慮風電場的地形以及地表的粗糙程度，附近的障礙物、風機輪的高度，機械的轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)、風機特點曲線和風機的控制策略等技術(shù)作為建設(shè)模型的對象來確定相對適宜風功率預(yù)測的中常年預(yù)測。
另一種常用的方式是統(tǒng)計方式，這一技巧的實質(zhì)是在風功率預(yù)測系統(tǒng)的輸入端和風功率預(yù)測系統(tǒng)的輸出端這兩個端口構(gòu)建一種映射函數(shù)，在不考慮風速的情況之下，直接借助NWP這一數(shù)據(jù)來對風場的輸出功率進行直接的預(yù)測。常見的統(tǒng)計方式大致有以下幾個：時間序列法、指數(shù)平滑法、概率預(yù)測法、灰色預(yù)測法、小波分解方式和數(shù)據(jù)挖掘方式[5]。在這種方式中，最典型的方式是時間序列，其特征是隨機性高、具有平穩(wěn)的數(shù)據(jù)，且必需要計算機的程序才就能辨識。另外，這些方式所采用的數(shù)據(jù)相對單一，預(yù)測的周期很短，其對偏差的設(shè)計也不夠合理，由于它具有以上的優(yōu)點，所以其多用于優(yōu)化控制。
描述系統(tǒng)輸入和輸出之間關(guān)系的時侯，須要用到解析多項式來解決，構(gòu)建非線性預(yù)測的學習模型。常見的學習方式有：支持向量機法、神經(jīng)網(wǎng)路法、混合專家經(jīng)驗法、模糊邏輯法等。最典型和最常見的就是神經(jīng)網(wǎng)路法，這些方式因其具有很強悍的手動適應(yīng)能力，手動學習能力以及優(yōu)良的容錯性和泛化能力，因此被廣泛地應(yīng)用于訊號的管理、模式的辨識、智能檢查以及車輛和金融等領(lǐng)域。
4風機發(fā)電風功率預(yù)測系統(tǒng)的偏差剖析
風機發(fā)電風功率的預(yù)測或許只是預(yù)測，偏差存在也是客觀的，由于風速會遭到不確定的天氣狀況影響，受限于風馬達組，預(yù)測物理模型等不良數(shù)據(jù)的影響，具體的偏差有下邊幾點。
（1）波動的風速給預(yù)測模型的輸出帶來了偏差，這是由于風資源具有很大的隨機性和不確定性，這促使偏差不可防止。
（2）物理模型的精確度低。在當前我國使用的風功率預(yù)測的數(shù)據(jù)模型很單一，這不才能全面地反映實際的溫度和地貌等誘因，雖然也有些組合的精度大大提升，并且就整體而言國外的預(yù)測技術(shù)并不是很成熟。
5風機發(fā)電風功率預(yù)測系統(tǒng)的不足之處和改進技巧
風機發(fā)電風功率預(yù)測系統(tǒng)的不足之處有風電消納能力的局限、輸入數(shù)據(jù)單一及周圍的環(huán)境和化學誘因的影響。另外，不健全的測風塔采集系統(tǒng)，致使偏差沒有經(jīng)過人為修正，偏差很大。具體的改進舉措如下。
（1）優(yōu)化組合風力預(yù)測的模型，預(yù)報NWP的信息，這可以有效地縮小在惡劣天氣和極端天氣下的偏差，大大提升預(yù)測的精準度。
（2）加速NWP更新的頻度，改善物理模型和數(shù)據(jù)輸入的同時，更新現(xiàn)代的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機控制技術(shù)，提升輸出的精準度。
（3）充分地借助小波剖析、混沌理論、模糊神經(jīng)網(wǎng)路等智能方式，對預(yù)測的結(jié)果進行優(yōu)化組合剖析，提升預(yù)測的可靠性和精準度。
（4）在對風功率短期預(yù)測的時侯，盡早更新NWP的數(shù)據(jù)，提升風功率預(yù)測的技能和技巧。
6結(jié)語
其實，我國電網(wǎng)的經(jīng)濟穩(wěn)定運行和發(fā)展離不開對風速和風力發(fā)電功率的預(yù)測，對風速和風力發(fā)電的確切預(yù)測才能極大地提升風電企業(yè)的市場競爭能力。我國早已設(shè)計并實現(xiàn)了以神經(jīng)網(wǎng)路和精典統(tǒng)計學的風電場功率預(yù)測模型，其具有剖析訓練簡單、結(jié)果穩(wěn)定可靠、執(zhí)行速率極快、硬件消耗資源少、精準預(yù)測等優(yōu)點。
雖然自然界的風速變化詭譎，風機發(fā)電的功率預(yù)測的難度也很大風電功率預(yù)測數(shù)據(jù)，以目前的技術(shù)水平來看，其精準度還有待進一步提升，并且有理由相信，隨著技術(shù)水平的不斷提升，獲得的歷史數(shù)據(jù)越來越多，采取新的NWP等數(shù)據(jù)來應(yīng)對和預(yù)測突發(fā)天氣等，那些都還能進一步提升風機發(fā)電功率預(yù)測的精準度。
參考文獻
[1]王文剛，劉建鵬，武環(huán)宇，等.風功率預(yù)測系統(tǒng)的應(yīng)用與優(yōu)化的討論[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（14）：49-50.
[2]彭加立，馬月，李霸軍.風電場短期風功率預(yù)測研究及應(yīng)用實例剖析[J].水力發(fā)電2013（10）：86-96.
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