光伏发电功率预测系统

提纲12技术方案3技术要点5预测精度解决方案项目意义4系统功能6应用情况及系统实施方案项目意义清洁能源的调度管理是建设统一坚强智能电网安全、优质、经济运行的重要保障，也是实现智能电网智能调度特征的主要体现智能电网节能减排优先并网电网安全太阳能作为清洁能源，在保护生态环境、延缓全球气候变暖、推进可持续发展等方面具有重要积极的意义光伏发电具有间歇性和难以调度的特性，其功率输出具有较强的随机性，严重影响电能质量和电力系统的运行国家能源局已发文，要求各风电场必须具有风电功率预测功能；风电预测精度将影响风电并网问题。光伏发电预测将会参考风电的相关文件。项目意义电网光伏电站

优化电源组合

制定发电计划解决光伏大规模并网问题的有效手段满足光伏并网要求配合电网调度

在线电网调度

提高上网小时数

争取上网优先权

安排检修时间光伏发电功率预测系统的意义项目意义光伏发电功率预测系统平台预测监测评估

先进的功率预测理论丰富的预测模型方法库

超短期统计功率预测模型短期功率预测物理模型全网/光伏站群预测技术数据监测体系辐射等气象数据

实时功率数据

运行工况数据场站数据上传

预测结果评估与模型优化功率预测综合指标评估数值预报综合评估预测模型优化电力调度最终目标提纲12技术方案3技术要点5预测精度解决方案项目意义4系统功能6应用情况及系统实施方案技术方案-不同角度的分类预报时效不超过6小时统计方法01物理方法02统计与物理相结合的方法预报时效几十个小时03预报时效几十个小时技术方案-预测方法技术方案-预测方法比较红线为统计方法灰线为统计物理相结合的方法绿线为物理方法技术方案-模型原理辐射预测云量数据NWP数值天气预报辐射观测历史数据功率预测光伏组件实时运行工况光伏组件历史运行数据应用平台人机界面辐射观测历史数据辐射观测实时数据技术方案-预测流程评估与优化辐射预测辐射观测数据BP-ANN统计模型数值天气预报精细化释用太阳能电能辐射、光伏组件温度、场站历史运行数据因素影响统计光伏发电功率预测结果能量转化超短期短期云量数据技术方案-系统架构光伏发电功率预测系统主站端网络架构网省级系统架构技术方案-系统架构场站级系统架构技术方案-系统数据接口气象实测数据接口：气象监测站（网）数据接入气象预测模型数值天气预报接口：数值预报中心提供的数据接入功率预测模型实测功率数据接口：场站实时功率数据接入预测系统平台场站工况信息接口：各场站的工况数据信息接入功率预测模型预测数据上报接口：预测结果发送至上级调度部门技术方案-系统硬件配置数据库服务器：功率预测数据的采集、存储和管理通信服务器：光伏电站运行数据、气象实时数据的接入，功率预测数据上传、提供web服务发布等功能应用服务器：实时数据、常规数据、辐射预测以及功率预测的计算和处理，数据统计、分析，以及系统各功能模块的实现外网工作站：通过FTP方式下载NWP（数值天气预报）数据二次安全防护隔离装置：按照《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）的要求，外部公共信息网与电力调度数据网之间的数据交互应配备必要的物理隔离装置实时气象数据采集设备：对光伏电站区域气象的实时采集提纲12技术方案3技术要点5预测精度解决方案项目意义4系统功能6应用情况及系统实施方案技术要点-功能框架实时反映光伏电站区域气象状况为误差分析及模型修订提供关键数据源精细化释用高时空分辨率资料同化技术实时气象数据为关键输入因子的超短期功率预测模型基于光伏电站运行数据分析的辐射功率预测模型基于统计升尺度的全网及光伏电站群预测模型气象监测数值预报预测模型评估优化数值天气预报统计修正技术预测结果综合指标评估依据评估结果的预测模型修正技术要点-气象监测实时气象数据采集系统的作用1真实、实时地反映光伏电站区域气象状况3为误差分析及模型修订提供关键数据源实现光伏电站输出功率超短期预测2系统功能-功能框架气象要素：

辐射、组件温度、风速、风向、温度、湿度、气压等

高度:10/30/70米和轮毂高度技术要点-数值天气预报（基本原理）牛顿第二定律热力学第一定律辐射传输定律真实大气“数字”大气概念：数值天气预报（NumericalWeatherPrediction,NWP）是根据大气实际情况，在一定初值和边值条件下，通过数值计算，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学方程组，预报未来天气的方法。目的：如何使得“数字”大气的演变近可能地接近“真实”大气就是数值预报最基本的目的。技术要点-数值天气预报（观测资料）观测资料接收(使用)频率

观测资料类型简称获取频率常规地面观测SYNOP1h(10min)机场地面METAR1h船舶观测SHIP1h浮标BUOY1h自动站AWS1h(5min)飞机观测AMDAR1h探空RAOB12h小球测风PILOT12h雷达（反射率）RADAR1h(6min)FY2E红外和可见光（辐射率）FY2E1h(30min)资料空间分布技术要点-数值天气预报（预报流程）数值天气预报技术:以GFS为背景场。基于

ADAS

同化系统结合大量的当地实测数据调试中尺度模式WRF采用数值天气预报精细化释用技术

输出0-72小时辐射预测值实测数据ADASWRFGFS预测模式输出值数据处理服务器释用技术预测值技术要点-数值天气预报（数据同化）ADAS:ARPSDataAnalysisSystem分析场（模式初值）复杂云分析（云水物质）同化系统（ADAS）质量控制背景场+各种观测质量控制雷达和卫星观测预报模式技术要点-数值天气预报（数据同化的重要性）无同化同化观测后加入观测资料的业务预报系统，很好的预报出大雾过程仅用全球模式分析场做初始场，预报失败2011年12月31日20时起报技术要点-数值天气预报（晴天状况下的辐射预测检验）技术要点-数值天气预报（多云状况下的辐射预测检验）技术要点-预测模型（超短期辐射预测）云况预测分析超短期辐射预测建模云辐射强迫分析气象历史数据资料分析超短期辐射预测实现预测辐射值气象监测站实测数据云图数据辐射修订辐射值数值天气预报定制数值天气预报辐射产品预报产品精细化释用预测辐射值数据分析气象监测站实测辐射值辐射修订辐射值气象要素指标需求技术要点-预测模型（短期辐射预测）环境温度与组件温度相关性分析气象要素（温度）历史值、预测值气象要素（辐射）历史值、预测值输出功率预测值光伏输出功率修正因子分析太阳能组件光电转换效率分析场站历史、实时运行数据技术要点-预测模型（功率预测）提纲12技术方案3技术要点5预测精度解决方案项目意义4系统功能6应用情况及系统实施方案系统功能-功能框架实时监测地图

数据查询综合应用气温查询气压查询太阳短波辐射查询短期功率查询超短期功率查询实时功率展示实时光伏展示区域管理组件温度日变化曲线气象要素日变化曲线预测精度指标统计光伏电站工况全网历史预测功率功率上报功率参数维护光伏功率预测系统人机界面系统功能-系统平台组成综合管理平台提供了全面综合管理功能解决方案预测合格率、相关系数等指标分析

区域管理报表输出人工计划数据填报计划数据上报数据多样化展示数据管理平台提供基础信息的收集和管理平台光伏监测站实时气象数据数值天气预报数据发电计划数据光伏电站功率实测数据标准的数据上报、下达接口（E语言）计划填报终端提供完整的场站端发电计划填报解决方案光伏电站检修计划填报光伏电站限电、检修计划查询对功率数据的全方位不同层次的分析预测短期功率预测超短期功率预测单光伏电站功率预测全网光伏电站群功率预测功率预测平台提供了实时自动气象监测平台光伏监测站气象数据获取场站端光伏监测站数据上传EMS系统数据接入多样化气象数据展示实时气象监测平台系统功能-特色功能通讯通道状态监视（提供及时醒目的状态告警）中期预测功能（实现长假期间的7天预测）人工修正预测上报结果多曲线预测效果对比系统历史数据维护模型维护工具（快速实现模型优化更新）系统运行记录和数据完整性统计现场历史数据的导出（数据库的导出）开机容量填报（批量、增量修改方式）系统功能-开机容量填报系统功能-开机容量填报前

系统功能-开机容量填报后系统功能-短期预测系统功能-超短期预测系统功能-多曲线对比系统功能-气象数据查询系统功能-预测精度查询提纲12技术方案3技术要点5预测精度解决方案项目意义4系统功能6应用情况及系统实施方案预测精度解决方案-与气象部门深度合作光伏电站微区域精细化辐射预测研究与中国权威气象研究科研机构合作，基于高分辨区域数值预报系统（STI-WARMS）研究中国区域内太阳能辐射状况，开发辐射预估数值预报产品。每天起报两次，起报时刻分别为08时和20时，预报时效为72小时。预测精度解决方案-提升精度主要途径优化气象模型根据自动气象站反馈的实测数据对预报辐射值进行模型优化优化功率模型根据光伏组件运行数据进行分析处理，还原其真实的运行状态提高运维管理水平常见问题：发电设备可利用率低、接入未并网考核的发电设备、断开外网、关闭预测服务器、断开对上/对下连接通道，配置UPS电源提高光伏组件自身质量常见问题：光伏组件本身的性能预测精度解决方案-模型优化数据来源光伏组件运行数据每套光伏组件的输出功率（5分钟或10分钟平均值）实测辐射值、组件温度等数据自动气象站监测辐射值、组件温度等数据（5分钟平均值）光伏电站功率数据全场实测功率（5分钟平均值）预测精度解决方案-精度的再跟踪/再优化进行模型优化后，继续跟踪下一季度的精度情况，取出数据进行再次分析，判断是否需要再优化。提纲12技术方案3技术要点5预测精度解决方案项目意义4系统功能6应用情况及系统实施方案场站数量装机容量已建和在建系统分布区域有青海、宁夏、西藏、新疆、江苏、陕西、内蒙、河北等已建和在建预测系统总装机容量约2700MW已建和在建的预测系统已有90多个光伏电站区域通过国家版权局认证，获得其颁发的软件著作权登记应用情况-业绩应用情况-科研项目已建项目国家能源太阳能发电研发（实验）中心：《光伏发电功率预测系统》上海世博园国家电网馆：《光伏预测实时气象监测系统》在研项目国家电网公司科技项目《光伏发电功率预报及风光联合预测关键技术研究》国家科技支撑项目《风光储示范工程关键技术研究》甘肃省电力公司《光伏发电功率预测系统》西藏电网：《西藏大规模光伏发电并网运行试点工程》标准制定《光伏功率预测系统功能规范》《光伏功率预测气象要素监测技术规范》应用情况-青海项目光伏电站与主站通信及传输方式子站和主站使用扩展102规约通讯（子站具备单独的II区通道）。基本通讯过程与102协议相同,平时通过功能码11的二级数据请求来响应服务,维持链路状态,通过查询ACD位的状态,来启动一级数据请求响应服务,接收数据和发送命令。光功率与电站综自系统数据交互子站内预测系统和后台远动机使用104规约通讯，获取全场总功率、逆变器功率信息。气象数据采集子站内预测系统和环境气象站使用104规约或者串口通讯，获取总辐射值，直接辐射，散射辐射，温湿压等气象信息。应用情况-青海项目短期预测功率E文本（含装机容量和次日开机容量）每日09时前上报功率为次日0时起未来3天的短期输出功率，数据时间间隔为15分钟，单位为MW开机容量与预测功率相对应，为该时刻的预计开机容量，单位为MW文件名称（范例）：HNGEM_20110324_0000_DQ.PVD应用情况-青海项目超短期预测功率E文本（含实时开机容量）每15分钟上报一次功率为未来4小时内的16点预测功率，单位为MW，时间间隔15分钟开机容量为根据逆变器状态汇总得到的当前正常运行的机组总容量，单位为MW文件名称（范例）：HNGEM_20110323_1330_CDQ.PVD应用情况-青海项目实时气象数据E文本每5分钟上报一次当前时刻的采集数据；数据包括总辐射、直接辐射、散射辐射、环境温度、光伏电池板温度、风