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大容量并网型光伏电站功率预测预报系统设计.pdf

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第３５卷第５期Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．５ ２０１１年１０月２０日Ｏｃｔ．２０，２０１１ 大容量并网型光伏电站功率预测预报系统设计 程序，周海，崔方，丁杰 （国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司，江苏省南京市２１０００３） 摘要：阐述了一种大容量并网型光伏电站功率预测系统的设计、预测输入数据源、太阳辐射和温度 预测、光电功率预测，给出了一个算例。通过现场实际验证表明，本方案具有较好的预报效果，对电 网调度和光伏电站经济运行有较好的指导意义。 关键词：光伏电站；太阳辐射预报；光伏功率预报；预报系统设计 ０引言例进行了验证，结果表明，本设计方案具有较强的实 用性，能够满足电网调度部门和光伏电站的实际业 进入２１世纪，全球经济增长引发的能源消耗达 务需求。 到了前所未有的程度。目前，常规化石燃料能源不 仅在满足人类社会发展上已经捉襟见肘，而且因化１光伏电站功率预测系统设计 石燃料过度消耗引起的全球变暖以及生态环境恶化 光伏电站功率预测系统的设计分为硬件和软件 给人类带来了更大的生存威胁。因此，能源和环境 个部分。 的可持续发展已成为人类最关心的重大问题之２ 硬件部分主要包括光伏电站实时气象监测站、 一［１］，大力发展太阳能光伏发电是解决这个重大问 数据接收服务器、外网数值天气预报下载服务器、运 题的理想选择。 算服务器等。数据接收服务器实时接收气象监测站 太阳能光伏发电作为一种重要的分布式电源， 和气象卫星云图数据，外网数值天气预报下载服务 正逐渐从独立系统向大规模并网方向发展。目前， 器定时下载接收数值天气预报数据，运算服务器将 并网型光伏电站是太阳能发电的主要利用形式之 接收到的相关数据进行计算并展示预测结果。 一，它具有太阳能利用率高、无需储能设备、发电能 根据电网调度运行部门和光伏电站运行管理部 力强等优点，但也面临着诸如电能波动性大、利用时 门的实际需求，软件部分由短期功率预测和超短期 段短等问题。 功率预测部分组成。光伏电站功率预测系统软件 光伏发电功率预测是解决上述问题的有效手２ 设计流程如图１所示。短期功率预测部分首先输入 段，通过准确的光伏发电功率预测，能够有效减轻光 精细化数值天气预报数据，进行短期太阳辐射和温 伏发电功率波动对电网安全的影响，提高光电并网 度预测，其结果输入光电转换功率预测模型，进行短 比例和利用效率。 期功率预测；超短期功率预测部分输入光伏电站气 当前国内外已有不少研究机构开展了相关的光 象监测站实时数据和气象卫星云图实时数据，进行 伏发电功率预测研究和应用［２－１０］，这些研究分别从 超短期太阳辐射和温度预测，其结果输入光电转换 预测方法、预报时效、预报时间分辨率、预测模型参 功率预测模型，进行超短期功率预测；最后对这类 数校正等多个方面对光伏发电功率预测进行了分析２ 功率预测结果进行展示和应用。 和论证。 从整体上对并网型光伏电站功率预测系统进行 规划和设计的研究尚不多见。本文通过光伏电站功 率预测系统的设计、预测输入数据源、短期和超短期 太阳辐射预测、光电功率预测等几个方面对光伏发 电功率预测系统整体设计进行了阐述，并以实际案 图光伏电站功率预测系统软件设计流程 收稿日期：２０１１－０１－１２；修回日期：２０１１－０８－０９。１ 国家电网公司科技项目（ＳＧ－０９０６１）；甘肃省电力公司科技项 为了降低组件系统自身带来的损耗，功率的信 目（２０１０５０１０６５）。 —１— 书 ２０１１，３５（５） 息采集点越靠前越佳，目前常规的功率信息采集点３太阳辐射和温度预测 是在逆变器端，本预测系统的设计亦是基于这一原 根据预测方法原理和预测需求的不同，可将太 则，以逆变器端输出有功功率为预测对象。 阳辐射和温度预测分为短期和超短期２类。 ２输入数据源根据短期太阳辐射和温度预测结果进行短期功 率预测，能够满足电网调度部门和光伏电站运行管 ２．１精细化数值天气预报数据 理部门制定次日发电计划的需求，便于电网调度部 以高级区域预报系统（ａｄｖａｎｃｅｄｒｅｇｉｏｎａｌ 门协调不同电源间的优化组合，提高光伏发电资源 ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ＡＲＰＳ）模式的资料分析系统 的利用率。根据超短期太阳辐射和温度预测结果进 （ＡＲＰＳｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓｓｙｓｔｅｍ，ＡＤＡＳ）为基础，通过 行超短期功率预测，能够满足电网调度部门实时调 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ实时获取ＧＦＳ（全球预报系统）背景场，结 整发电计划曲线，保障电力系统的电量平衡和安全 合气象系统内部本地大量实时观测资料（包括探空 稳定。 观测（ｒａｗｉｎｓｏｎｄｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ）和地面气象站观 ３．１短期太阳辐射和温度预测 测），重建中尺度区域模式所需的精细化初始场。在 为了提高短期太阳辐射和温度预测的准确率， 获得精细化初始客