光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)

提綱12技術(shù)方案3技術(shù)要點5預(yù)測精度解決方案項目意義4系統(tǒng)功能6應(yīng)用情況及系統(tǒng)實施方案項目意義清潔能源的調(diào)度管理是建設(shè)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行的重要保障，也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)智能調(diào)度特征的主要體現(xiàn)智能電網(wǎng)節(jié)能減排優(yōu)先并網(wǎng)電網(wǎng)安全太陽能作為清潔能源，在保護生態(tài)環(huán)境、延緩全球氣候變暖、推進可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要積極的意義光伏發(fā)電具有間歇性和難以調(diào)度的特性，其功率輸出具有較強的隨機性，嚴重影響電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的運行國家能源局已發(fā)文，要求各風電場必須具有風電功率預(yù)測功能；風電預(yù)測精度將影響風電并網(wǎng)問題。光伏發(fā)電預(yù)測將會參考風電的相關(guān)文件。項目意義電網(wǎng)光伏電站

優(yōu)化電源組合

制定發(fā)電計劃解決光伏大規(guī)模并網(wǎng)問題的有效手段滿足光伏并網(wǎng)要求配合電網(wǎng)調(diào)度

在線電網(wǎng)調(diào)度

提高上網(wǎng)小時數(shù)

爭取上網(wǎng)優(yōu)先權(quán)

安排檢修時間光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)的意義項目意義光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)平臺預(yù)測監(jiān)測評估

先進的功率預(yù)測理論豐富的預(yù)測模型方法庫

超短期統(tǒng)計功率預(yù)測模型短期功率預(yù)測物理模型全網(wǎng)/光伏站群預(yù)測技術(shù)數(shù)據(jù)監(jiān)測體系輻射等氣象數(shù)據(jù)

實時功率數(shù)據(jù)

運行工況數(shù)據(jù)場站數(shù)據(jù)上傳

預(yù)測結(jié)果評估與模型優(yōu)化功率預(yù)測綜合指標評估數(shù)值預(yù)報綜合評估預(yù)測模型優(yōu)化電力調(diào)度最終目標提綱12技術(shù)方案3技術(shù)要點5預(yù)測精度解決方案項目意義4系統(tǒng)功能6應(yīng)用情況及系統(tǒng)實施方案技術(shù)方案-不同角度的分類預(yù)報時效不超過6小時統(tǒng)計方法01物理方法02統(tǒng)計與物理相結(jié)合的方法預(yù)報時效幾十個小時03預(yù)報時效幾十個小時技術(shù)方案-預(yù)測方法技術(shù)方案-預(yù)測方法比較紅線為統(tǒng)計方法灰線為統(tǒng)計物理相結(jié)合的方法綠線為物理方法技術(shù)方案-模型原理輻射預(yù)測云量數(shù)據(jù)NWP數(shù)值天氣預(yù)報輻射觀測歷史數(shù)據(jù)功率預(yù)測光伏組件實時運行工況光伏組件歷史運行數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺人機界面輻射觀測歷史數(shù)據(jù)輻射觀測實時數(shù)據(jù)技術(shù)方案-預(yù)測流程評估與優(yōu)化輻射預(yù)測輻射觀測數(shù)據(jù)BP-ANN統(tǒng)計模型數(shù)值天氣預(yù)報精細化釋用太陽能電能輻射、光伏組件溫度、場站歷史運行數(shù)據(jù)因素影響統(tǒng)計光伏發(fā)電功率預(yù)測結(jié)果能量轉(zhuǎn)化超短期短期云量數(shù)據(jù)技術(shù)方案-系統(tǒng)架構(gòu)光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)主站端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)省級系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)方案-系統(tǒng)架構(gòu)場站級系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)方案-系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口氣象實測數(shù)據(jù)接口：氣象監(jiān)測站（網(wǎng)）數(shù)據(jù)接入氣象預(yù)測模型數(shù)值天氣預(yù)報接口：數(shù)值預(yù)報中心提供的數(shù)據(jù)接入功率預(yù)測模型實測功率數(shù)據(jù)接口：場站實時功率數(shù)據(jù)接入預(yù)測系統(tǒng)平臺場站工況信息接口：各場站的工況數(shù)據(jù)信息接入功率預(yù)測模型預(yù)測數(shù)據(jù)上報接口：預(yù)測結(jié)果發(fā)送至上級調(diào)度部門技術(shù)方案-系統(tǒng)硬件配置數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：功率預(yù)測數(shù)據(jù)的采集、存儲和管理通信服務(wù)器：光伏電站運行數(shù)據(jù)、氣象實時數(shù)據(jù)的接入，功率預(yù)測數(shù)據(jù)上傳、提供web服務(wù)發(fā)布等功能應(yīng)用服務(wù)器：實時數(shù)據(jù)、常規(guī)數(shù)據(jù)、輻射預(yù)測以及功率預(yù)測的計算和處理，數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析，以及系統(tǒng)各功能模塊的實現(xiàn)外網(wǎng)工作站：通過FTP方式下載NWP（數(shù)值天氣預(yù)報）數(shù)據(jù)二次安全防護隔離裝置：按照《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》（電監(jiān)會5號令）的要求，外部公共信息網(wǎng)與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交互應(yīng)配備必要的物理隔離裝置實時氣象數(shù)據(jù)采集設(shè)備：對光伏電站區(qū)域氣象的實時采集提綱12技術(shù)方案3技術(shù)要點5預(yù)測精度解決方案項目意義4系統(tǒng)功能6應(yīng)用情況及系統(tǒng)實施方案技術(shù)要點-功能框架實時反映光伏電站區(qū)域氣象狀況為誤差分析及模型修訂提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)源精細化釋用高時空分辨率資料同化技術(shù)實時氣象數(shù)據(jù)為關(guān)鍵輸入因子的超短期功率預(yù)測模型基于光伏電站運行數(shù)據(jù)分析的輻射功率預(yù)測模型基于統(tǒng)計升尺度的全網(wǎng)及光伏電站群預(yù)測模型氣象監(jiān)測數(shù)值預(yù)報預(yù)測模型評估優(yōu)化數(shù)值天氣預(yù)報統(tǒng)計修正技術(shù)預(yù)測結(jié)果綜合指標評估依據(jù)評估結(jié)果的預(yù)測模型修正技術(shù)要點-氣象監(jiān)測實時氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用1真實、實時地反映光伏電站區(qū)域氣象狀況3為誤差分析及模型修訂提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)源實現(xiàn)光伏電站輸出功率超短期預(yù)測2系統(tǒng)功能-功能框架氣象要素：

輻射、組件溫度、風速、風向、溫度、濕度、氣壓等

高度:10/30/70米和輪轂高度技術(shù)要點-數(shù)值天氣預(yù)報（基本原理）牛頓第二定律熱力學第一定律輻射傳輸定律真實大氣“數(shù)字”大氣概念：數(shù)值天氣預(yù)報（NumericalWeatherPrediction,NWP）是根據(jù)大氣實際情況，在一定初值和邊值條件下，通過數(shù)值計算，求解描寫天氣演變過程的流體力學和熱力學方程組，預(yù)報未來天氣的方法。目的：如何使得“數(shù)字”大氣的演變近可能地接近“真實”大氣就是數(shù)值預(yù)報最基本的目的。技術(shù)要點-數(shù)值天氣預(yù)報（觀測資料）觀測資料接收(使用)頻率

觀測資料類型簡稱獲取頻率常規(guī)地面觀測SYNOP1h(10min)機場地面METAR1h船舶觀測SHIP1h浮標BUOY1h自動站AWS1h(5min)飛機觀測AMDAR1h探空RAOB12h小球測風PILOT12h雷達（反射率）RADAR1h(6min)FY2E紅外和可見光（輻射率）FY2E1h(30min)資料空間分布技術(shù)要點-數(shù)值天氣預(yù)報（預(yù)報流程）數(shù)值天氣預(yù)報技術(shù):以GFS為背景場?；?/p>

ADAS

同化系統(tǒng)結(jié)合大量的當?shù)貙崪y數(shù)據(jù)調(diào)試中尺度模式WRF采用數(shù)值天氣預(yù)報精細化釋用技術(shù)

輸出0-72小時輻射預(yù)測值實測數(shù)據(jù)ADASWRFGFS預(yù)測模式輸出值數(shù)據(jù)處理服務(wù)器釋用技術(shù)預(yù)測值技術(shù)要點-數(shù)值天氣預(yù)報（數(shù)據(jù)同化）ADAS:ARPSDataAnalysisSystem分析場（模式初值）復雜云分析（云水物質(zhì)）同化系統(tǒng)（ADAS）質(zhì)量控制背景場+各種觀測質(zhì)量控制雷達和衛(wèi)星觀測預(yù)報模式技術(shù)要點-數(shù)值天氣預(yù)報（數(shù)據(jù)同化的重要性）無同化同化觀測后加入觀測資料的業(yè)務(wù)預(yù)報系統(tǒng)，很好的預(yù)報出大霧過程僅用全球模式分析場做初始場，預(yù)報失敗2011年12月31日20時起報技術(shù)要點-數(shù)值天氣預(yù)報（晴天狀況下的輻射預(yù)測檢驗）技術(shù)要點-數(shù)值天氣預(yù)報（多云狀況下的輻射預(yù)測檢驗）技術(shù)要點-預(yù)測模型（超短期輻射預(yù)測）云況預(yù)測分析超短期輻射預(yù)測建模云輻射強迫分析氣象歷史數(shù)據(jù)資料分析超短期輻射預(yù)測實現(xiàn)預(yù)測輻射值氣象監(jiān)測站實測數(shù)據(jù)云圖數(shù)據(jù)輻射修訂輻射值數(shù)值天氣預(yù)報定制數(shù)值天氣預(yù)報輻射產(chǎn)品預(yù)報產(chǎn)品精細化釋用預(yù)測輻射值數(shù)據(jù)分析氣象監(jiān)測站實測輻射值輻射修訂輻射值氣象要素指標需求技術(shù)要點-預(yù)測模型（短期輻射預(yù)測）環(huán)境溫度與組件溫度相關(guān)性分析氣象要素（溫度）歷史值、預(yù)測值氣象要素（輻射）歷史值、預(yù)測值輸出功率預(yù)測值光伏輸出功率修正因子分析太陽能組件光電轉(zhuǎn)換效率分析場站歷史、實時運行數(shù)據(jù)技術(shù)要點-預(yù)測模型（功率預(yù)測）提綱12技術(shù)方案3技術(shù)要點5預(yù)測精度解決方案項目意義4系統(tǒng)功能6應(yīng)用情況及系統(tǒng)實施方案系統(tǒng)功能-功能框架實時監(jiān)測地圖

數(shù)據(jù)查詢綜合應(yīng)用氣溫查詢氣壓查詢太陽短波輻射查詢短期功率查詢超短期功率查詢實時功率展示實時光伏展示區(qū)域管理組件溫度日變化曲線氣象要素日變化曲線預(yù)測精度指標統(tǒng)計光伏電站工況全網(wǎng)歷史預(yù)測功率功率上報功率參數(shù)維護光伏功率預(yù)測系統(tǒng)人機界面系統(tǒng)功能-系統(tǒng)平臺組成綜合管理平臺提供了全面綜合管理功能解決方案預(yù)測合格率、相關(guān)系數(shù)等指標分析

區(qū)域管理報表輸出人工計劃數(shù)據(jù)填報計劃數(shù)據(jù)上報數(shù)據(jù)多樣化展示數(shù)據(jù)管理平臺提供基礎(chǔ)信息的收集和管理平臺光伏監(jiān)測站實時氣象數(shù)據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)發(fā)電計劃數(shù)據(jù)光伏電站功率實測數(shù)據(jù)標準的數(shù)據(jù)上報、下達接口（E語言）計劃填報終端提供完整的場站端發(fā)電計劃填報解決方案光伏電站檢修計劃填報光伏電站限電、檢修計劃查詢對功率數(shù)據(jù)的全方位不同層次的分析預(yù)測短期功率預(yù)測超短期功率預(yù)測單光伏電站功率預(yù)測全網(wǎng)光伏電站群功率預(yù)測功率預(yù)測平臺提供了實時自動氣象監(jiān)測平臺光伏監(jiān)測站氣象數(shù)據(jù)獲取場站端光伏監(jiān)測站數(shù)據(jù)上傳EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入多樣化氣象數(shù)據(jù)展示實時氣象監(jiān)測平臺系統(tǒng)功能-特色功能通訊通道狀態(tài)監(jiān)視（提供及時醒目的狀態(tài)告警）中期預(yù)測功能（實現(xiàn)長假期間的7天預(yù)測）人工修正預(yù)測上報結(jié)果多曲線預(yù)測效果對比系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)維護模型維護工具（快速實現(xiàn)模型優(yōu)化更新）系統(tǒng)運行記錄和數(shù)據(jù)完整性統(tǒng)計現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)的導出（數(shù)據(jù)庫的導出）開機容量填報（批量、增量修改方式）系統(tǒng)功能-開機容量填報系統(tǒng)功能-開機容量填報前

系統(tǒng)功能-開機容量填報后系統(tǒng)功能-短期預(yù)測系統(tǒng)功能-超短期預(yù)測系統(tǒng)功能-多曲線對比系統(tǒng)功能-氣象數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)功能-預(yù)測精度查詢提綱12技術(shù)方案3技術(shù)要點5預(yù)測精度解決方案項目意義4系統(tǒng)功能6應(yīng)用情況及系統(tǒng)實施方案預(yù)測精度解決方案-與氣象部門深度合作光伏電站微區(qū)域精細化輻射預(yù)測研究與中國權(quán)威氣象研究科研機構(gòu)合作，基于高分辨區(qū)域數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)（STI-WARMS）研究中國區(qū)域內(nèi)太陽能輻射狀況，開發(fā)輻射預(yù)估數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品。每天起報兩次，起報時刻分別為08時和20時，預(yù)報時效為72小時。預(yù)測精度解決方案-提升精度主要途徑優(yōu)化氣象模型根據(jù)自動氣象站反饋的實測數(shù)據(jù)對預(yù)報輻射值進行模型優(yōu)化優(yōu)化功率模型根據(jù)光伏組件運行數(shù)據(jù)進行分析處理，還原其真實的運行狀態(tài)提高運維管理水平常見問題：發(fā)電設(shè)備可利用率低、接入未并網(wǎng)考核的發(fā)電設(shè)備、斷開外網(wǎng)、關(guān)閉預(yù)測服務(wù)器、斷開對上/對下連接通道，配置UPS電源提高光伏組件自身質(zhì)量常見問題：光伏組件本身的性能預(yù)測精度解決方案-模型優(yōu)化數(shù)據(jù)來源光伏組件運行數(shù)據(jù)每套光伏組件的輸出功率（5分鐘或10分鐘平均值）實測輻射值、組件溫度等數(shù)據(jù)自動氣象站監(jiān)測輻射值、組件溫度等數(shù)據(jù)（5分鐘平均值）光伏電站功率數(shù)據(jù)全場實測功率（5分鐘平均值）預(yù)測精度解決方案-精度的再跟蹤/再優(yōu)化進行模型優(yōu)化后，繼續(xù)跟蹤下一季度的精度情況，取出數(shù)據(jù)進行再次分析，判斷是否需要再優(yōu)化。提綱12技術(shù)方案3技術(shù)要點5預(yù)測精度解決方案項目意義4系統(tǒng)功能6應(yīng)用情況及系統(tǒng)實施方案場站數(shù)量裝機容量已建和在建系統(tǒng)分布區(qū)域有青海、寧夏、西藏、新疆、江蘇、陜西、內(nèi)蒙、河北等已建和在建預(yù)測系統(tǒng)總裝機容量約2700MW已建和在建的預(yù)測系統(tǒng)已有90多個光伏電站區(qū)域通過國家版權(quán)局認證，獲得其頒發(fā)的軟件著作權(quán)登記應(yīng)用情況-業(yè)績應(yīng)用情況-科研項目已建項目國家能源太陽能發(fā)電研發(fā)（實驗）中心：《光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)》上海世博園國家電網(wǎng)館：《光伏預(yù)測實時氣象監(jiān)測系統(tǒng)》在研項目國家電網(wǎng)公司科技項目《光伏發(fā)電功率預(yù)報及風光聯(lián)合預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)研究》國家科技支撐項目《風光儲示范工程關(guān)鍵技術(shù)研究》甘肅省電力公司《光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)》西藏電網(wǎng)：《西藏大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)運行試點工程》標準制定《光伏功率預(yù)測系統(tǒng)功能規(guī)范》《光伏功率預(yù)測氣象要素監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》應(yīng)用情況-青海項目光伏電站與主站通信及傳輸方式子站和主站使用擴展102規(guī)約通訊（子站具備單獨的II區(qū)通道）?；就ㄓ嵾^程與102協(xié)議相同,平時通過功能碼11的二級數(shù)據(jù)請求來響應(yīng)服務(wù),維持鏈路狀態(tài),通過查詢ACD位的狀態(tài),來啟動一級數(shù)據(jù)請求響應(yīng)服務(wù),接收數(shù)據(jù)和發(fā)送命令。光功率與電站綜自系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互子站內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)和后臺遠動機使用104規(guī)約通訊，獲取全場總功率、逆變器功率信息。氣象數(shù)據(jù)采集子站內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)和環(huán)境氣象站使用104規(guī)約或者串口通訊，獲取總輻射值，直接輻射，散射輻射，溫濕壓等氣象信息。應(yīng)用情況-青海項目短期預(yù)測功率E文本（含裝機容量和次日開機容量）每日09時前上報功率為次日0時起未來3天的短期輸出功率，數(shù)據(jù)時間間隔為15分鐘，單位為MW開機容量與預(yù)測功率相對應(yīng)，為該時刻的預(yù)計開機容量，單位為MW文件名稱（范例）：HNGEM_20110324_0000_DQ.PVD應(yīng)用情況-青海項目超短期預(yù)測功率E文本（含實時開機容量）每15分鐘上報一次功率為未來4小時內(nèi)的16點預(yù)測功率，單位為MW，時間間隔15分鐘開機容量為根據(jù)逆變器狀態(tài)匯總得到的當前正常運行的機組總?cè)萘?，單位為MW文件名稱（范例）：HNGEM_20110323_1330_CDQ.PVD應(yīng)用情況-青海項目實時氣象數(shù)據(jù)E文本每5分鐘上報一次當前時刻的采集數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)包括總輻射、直接輻射、散射輻射、環(huán)境溫度、光伏電池板溫度、風