劉興杰 ,2009-9-23 風電場發(fā)電功率預測和系統(tǒng) 一 、風電場發(fā)電功率預測的背景和意義 二 、風電場發(fā)電功率預測 本次交流的主要內(nèi)容 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 四 、總結 1. 風電的大力發(fā)展 一、風電場發(fā)電功率預測的背景和意義 2. 風電大力發(fā)展帶來的挑戰(zhàn) 3. 風電場發(fā)電功率預測的意義 4. 小結 1. 風電的大力發(fā)展 一、風電場發(fā)電功率預測的背景和意義 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 20080200400600800100012001400發(fā)電量年份 風 電 場 個 數(shù)020406080100120140160180200220 風電場個數(shù) 發(fā) 電 量近 10年我國風電的發(fā)展 計劃在 2020年使風電裝機達到 1億千瓦！ 且我國的風電大多集中在某些區(qū)域！ 2. 風電大力發(fā)展帶來的挑戰(zhàn) 對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的影響 對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響 對電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的影響 對風電場自身的影響 一、風電場發(fā)電功率預測的背景和意義 3. 風電場發(fā)電功率預測的意義 為風電場服務：能夠為風電場合理安排檢修計劃、參與市場競爭提供支持，降低風電場的運行成本等。風電場發(fā)電功率預測的推廣帶動風電的進一步發(fā)展 為電力系統(tǒng)服務：能夠為電網(wǎng)調(diào)度制定運行方式、合理安排調(diào)度計劃提供支持，有效降低風電間歇性對電力系統(tǒng)的不利影響 一、風電場發(fā)電功率預測的背景和意義 4. 小結 風電場發(fā)電功率預測能夠為風電比重的提高提供必要條件 中國更需要風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 一、風電場發(fā)電功率預測的背景和意義 2. 風電場發(fā)電功率預測模型 1. 風電場發(fā)電功率預測尺度 3. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4. 小結 二、風電場發(fā)電功率預測 1. 風電場發(fā)電功率預測尺度 超短期預測：以分鐘為預測單位，用于機組控制 短期預測：以小時為預測單位，用于電網(wǎng)合理調(diào)度、保證電能質(zhì)量；也可為風電場參與競價上網(wǎng)提供保證 中長期預測：以天、周或月為預測單位，主要用于機組檢修安排或調(diào)試 長期預測：以年為單位，用于風電場規(guī)劃設計 二、風電場發(fā)電功率預測 2. 風電場發(fā)電功率預測模型 二、風電場發(fā)電功率預測技術綜述 風電場發(fā)電功率預測模型 基于歷史數(shù)據(jù)的預測模型 基于數(shù)值天氣預報的預測模型 物理模型 統(tǒng)計模型 3. 風電場發(fā)電功率預測研究現(xiàn)狀 二、風電場發(fā)電功率預測 超短期：持續(xù)法 短期：時間序列法、卡爾曼濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、各種組合和改進算法 中長期：基于數(shù)值天氣預報的預測方法（物理模型和統(tǒng)計模型） 4. 小結 風電場發(fā)電功率預測算法很多 需要根據(jù)不同的需求確定不同的預 測方法和尺度 二、風電場發(fā)電功率預測 2. 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1. 國外風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng)介紹 3. 系統(tǒng)介紹 4. 小結 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 1. 國外風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng)介紹 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 國家 開發(fā)商 模型名稱 特點 投運時間 德國 ISET AWPT 提供 1-8h的預測，根據(jù)數(shù)值天氣預報，使用 神經(jīng) 網(wǎng)絡計算輸出功率 2001 德國奧爾登堡大學 Previento 使用物理模型，在較大的區(qū)域內(nèi)給出 2天的預測結果 2002 丹麥 Ris Prediktor 使用物理模型，考慮了尾流等的影響 1994 丹麥科技大學 WPPT 利用自適應最小平方根法和指數(shù)遺忘算法相結合給 出 0.5-36h的預測 1994 丹麥科技大學 Zephy 集合了上邊兩個模型，可以提供 0-9h和 36-48h的預測 2003 西班牙 西班牙可再生能源中心開發(fā) LocalPred-RegioPred 物理模型 2001 西班牙卡洛斯 大學 siperlico 統(tǒng)計模型 2002 美國 AWS Truewind eWind 包括一組高精度的三維大氣物理數(shù)學模型、適應性 統(tǒng)計模型、風電場輸出模型和預測分發(fā)系統(tǒng) 1998 2. 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 國內(nèi)的研究目前主要集中在相關算法的研究 華北電力大學米增強教授團隊從 2005年開始進入風電領域的研究和開發(fā)工作。 完成了華北電力科學研究院有限責任公司委托的項目“華北地區(qū)風電場接入系統(tǒng)相關問題研究” 已開發(fā)完成了國電龍源川井風電場的輸出功率預測系統(tǒng)。該系統(tǒng)已于 8月進入現(xiàn)場試運行階段，現(xiàn)場運行情況良好！ 正在進行 “承德地區(qū)示范性風電場輸出功率預測系統(tǒng)”和“威海地區(qū)風電場輸出功率系統(tǒng)”的開發(fā) 3. 系統(tǒng)介紹 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 3.1 系統(tǒng)概述 3.2 系統(tǒng)原理構成圖 3.3 系統(tǒng)功能 3.4 系統(tǒng)實現(xiàn) 3.5 系統(tǒng)特點 3.6 系統(tǒng)展示 3.1 系統(tǒng)概述 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 首先對風電場 SCADA系統(tǒng)采集保存的歷史數(shù)據(jù)進行智能數(shù)據(jù)挖掘，形成風電場輸出功率預測用數(shù)據(jù)庫，并建立風電場每臺風電機組的風速 -風向 -功率模型，結合國家氣象部門提供的數(shù)值風速、風向預報，實現(xiàn)每臺機組的發(fā)電功率預測，最后疊加得到整個風電場的發(fā)電功率的預測。預測結果可以實時發(fā)布到電網(wǎng)調(diào)度端和風電場監(jiān)控中心。此外，電網(wǎng)調(diào)度中心和風電場監(jiān)控中心可以隨時向預測服務器發(fā)出預測請求，對預測結果進行定制。 3.1 項目的技術原理 首先對風電場 SCADA系統(tǒng)采集保存的歷史數(shù)據(jù)進行智能數(shù)據(jù)挖掘，形成風電場輸出功率預測用數(shù)據(jù)庫，并建立風電場每臺風電機組的風速 -風向 -功率模型，結合國家氣象部門提供的數(shù)值風速、風向預報，實現(xiàn)每臺機組的發(fā)電功率預測，最后疊加得到整個風電場的發(fā)電功率的預測。預測結果可以實時發(fā)布到電網(wǎng)調(diào)度端和風電場監(jiān)控中心。此外，電網(wǎng)調(diào)度中心和風電場監(jiān)控中心可以隨時向預測服務器發(fā)出預測請求，對預測結果進行定制。 3.2 系統(tǒng)原理構成圖 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 風力發(fā)電機 1 風力發(fā)電機 n 實時數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫 預測服務器 數(shù)值天氣預報 電網(wǎng)調(diào)度端 預測結果 預測請求 風電場端 預測結果 預測請求 防火墻 3.3 系統(tǒng)功能 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 風電場輸出功率預測系統(tǒng) 地理信息 系統(tǒng) 風電場總輸出功率預測 分組輸出功率預測 單臺輸出功率預測 算法管理 信息上報 預測結果統(tǒng)計評價系統(tǒng) 3.4 系統(tǒng)實現(xiàn) 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 開發(fā)技術 采用微軟的 Microsoft ASP.NET 3.5技術 開發(fā)工具 采用微軟公司的 Visual Studio.Net 2008 開發(fā)語言 采用微軟公司的 RAD工具的 C#語言 數(shù)據(jù)庫 鑒于對數(shù)據(jù)庫的綜合能力要求較高，微軟的解決方案難以達到要求，因此數(shù)據(jù)庫擬采用 ORACLE11i的工業(yè)解決方案 3.5 系統(tǒng)特點 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 具有較高的預測精度 具有智能自學習性 具有可擴展性 具有開放性 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 登錄界面 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 機組布局 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 預測、實測對比曲線 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 風場歷史預測功率查詢 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 單臺風機 1小時功率預測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 單臺風機 6小時功率預測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 單臺風機 24小時功率預測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 單臺風機故障查詢 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 單臺風機預測歷史查詢 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 多臺風機 1小時功率預測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 多臺風機 6小時功率預測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 多臺風機 24小時功率預 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 多臺風機選擇 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 風場未來 1小時風速預測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 風場未來 6小時風速預測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)電功率預測系統(tǒng) 風場未來 24時風速預測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風電場發(fā)