高兢+于文波+于佳

摘 要：隨著目前傳統(tǒng)能源的日益枯竭，新能源與可再生能源技術(shù)逐漸興起。其中太陽能與風(fēng)能資源豐富、前景廣闊。但太陽能與風(fēng)能隨季節(jié)、天氣、環(huán)境等的無規(guī)律性變化，其并網(wǎng)發(fā)電的不穩(wěn)定性正是制約整個電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的瓶頸因素。因此，只有快速而準(zhǔn)確地進行功率預(yù)測，才能使電網(wǎng)安全有序、連續(xù)供電的穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電；功率預(yù)測；能源

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.158

0 引言

隨著傳統(tǒng)能源的枯竭，新能源與可再生能源技術(shù)逐漸興起。新能源并網(wǎng)發(fā)電占據(jù)著未來主要的發(fā)展前景，尤其是分布式發(fā)電技術(shù)。但新能源隨機性，波動性對電網(wǎng)影響較大。因此，新能源的功率預(yù)測是減小電網(wǎng)熱備用容量，減小能源成本以及為電網(wǎng)調(diào)度計劃提供依據(jù)的有力保障。本文設(shè)計一個分布式發(fā)電系統(tǒng)的功率預(yù)測系統(tǒng)的整體方案。進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、軟件預(yù)測的功能設(shè)計；系統(tǒng)設(shè)計框圖，系統(tǒng)通信、接口及界面的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過此次分布式發(fā)電系統(tǒng)的功率預(yù)測設(shè)計，初步實現(xiàn)了小型風(fēng)力發(fā)電機與光伏發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合的功率預(yù)測理論與實踐應(yīng)用，為分布式發(fā)電系統(tǒng)與新能源功率預(yù)測領(lǐng)域方面提供了一定的參考價值基礎(chǔ)和依據(jù)。

1 分布式風(fēng)光發(fā)電功率預(yù)測方法

目前分布式發(fā)電功率預(yù)測的方法有很多，如表1.1所示，按照預(yù)測方式可分為直接預(yù)測法和間接預(yù)測法；按照預(yù)測尺度可分為超短期預(yù)測法、短期預(yù)測法、中長期預(yù)測法和長期預(yù)測法；按照預(yù)測原理可分為物理方法、統(tǒng)計方法和智能預(yù)測方法。

2 分布式發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)

2.1 分布式發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖。分布式發(fā)電功率預(yù)測包括小型風(fēng)力發(fā)電機的功率預(yù)測、分布式光伏的功率預(yù)測以及功率預(yù)測總模型的修正，分布式光伏的功率預(yù)測系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖如圖1。

（2）系統(tǒng)軟件設(shè)計框圖。分布式風(fēng)光一體化發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)軟件設(shè)計框圖如圖2所示。

2.2 分布式發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)功能設(shè)計

（1）系統(tǒng)預(yù)測尺度功能。分布式風(fēng)光一體化發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)可實現(xiàn)超短期、短期和中長期功率預(yù)測功能。

1）超短期功率預(yù)測。超短期風(fēng)光一體化發(fā)電系統(tǒng)其特點是能預(yù)測一天內(nèi)15min～4h的總功率。而且其功率預(yù)測的月均方根誤差小于10%。并且短期功率預(yù)測的執(zhí)行周期每10分鐘或15分鐘自動完成一次功率預(yù)測指令，為整個系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。2）短期功率預(yù)測。短期功率預(yù)測是在超短期功率預(yù)測的基礎(chǔ)上進行修改的，其預(yù)測時間周期長，分辨率較大，月均方根與超短期預(yù)測誤差比較大。短期功率預(yù)測的啟動周期較長，是超短期功率預(yù)測的2倍。其優(yōu)點是給工作人員合理的可視曲線。3）中長期功率預(yù)測。中長期功率預(yù)測是工作周期長，分析一個月或半個月左右的功率電量的方法。其特點是：工作周期長，啟動周期為月啟動，并且在時間分辨率上相對于前幾種來說較大。但其優(yōu)點是可應(yīng)用積分曲線估算月電量，還可為下一個月的周期提供可靠的工作安排。中長期功率預(yù)測為分布式發(fā)電系統(tǒng)的機組檢修安排調(diào)試計劃提供一定的參考價值。

（2）數(shù)據(jù)采集功能。分布式發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)運行需要的數(shù)據(jù)包括數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)、實時測風(fēng)塔數(shù)據(jù)、實時環(huán)境監(jiān)測儀數(shù)據(jù)、實時輸出功率數(shù)據(jù)、風(fēng)電機組、光伏發(fā)電機組及分布式發(fā)電系統(tǒng)運行狀態(tài)等。

1）實時數(shù)據(jù)的采集：實時測風(fēng)塔數(shù)據(jù)、實時環(huán)境監(jiān)測儀數(shù)據(jù)、實時輸出功率數(shù)據(jù)、風(fēng)電機組、光伏發(fā)電機組及分布式發(fā)電系統(tǒng)運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)均可通過系統(tǒng)軟件自動完成，并可以通過手動方式錄入；數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)可以定時自動獲取。

2）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析處理功能：①計算數(shù)據(jù)周期與數(shù)據(jù)的統(tǒng)計時間可以設(shè)定。②歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計包括：數(shù)據(jù)流暢性統(tǒng)計與、飛行頻率分布統(tǒng)計等。③歷史預(yù)測數(shù)據(jù)包括：飛行模式下的風(fēng)速頻率、光照射頻率，而且在飛行模式下還包括數(shù)據(jù)的完整性統(tǒng)計。④本系統(tǒng)運行參數(shù)統(tǒng)計包括：發(fā)電量、最大出力、同時頻率以及負(fù)荷功率預(yù)測。⑤系統(tǒng)具備統(tǒng)計各種參數(shù)在不同條件下的預(yù)測結(jié)果與實際發(fā)電之間的誤差等參數(shù)的功能，并且統(tǒng)計結(jié)果可以動態(tài)生成、導(dǎo)出以便后續(xù)分析。⑥系統(tǒng)能夠?qū)θ我鈺r間區(qū)間的預(yù)測結(jié)果進行誤差統(tǒng)計，誤差指標(biāo)包括均方根誤差率、平均絕對誤差率、相關(guān)性系數(shù)等。⑦所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)均支持自動生成報表及打印功能。

3）數(shù)據(jù)的處理：①系統(tǒng)軟件能保存自我修正的數(shù)據(jù)，并且在分析不合理數(shù)據(jù)時能進行是否修正合理性檢驗。②預(yù)測系統(tǒng)會自動對比天氣預(yù)報及其他環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)并根據(jù)分析后才使用。③短期、超短期功率預(yù)測誤差應(yīng)以絕對平均百分比誤差計算。

3 總結(jié)

本章旨在設(shè)計一個分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)的整體方案。首先對分布式發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，接著介紹了分布式發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)的功能設(shè)計，包括介紹系統(tǒng)預(yù)測尺度分類、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集功能以及系統(tǒng)軟件主要預(yù)測功能。