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风电功率预测预报系统的设计与开发_图文

第3 卷第 3 1 期 
2013年 3月      文 章 编 号 :1 0 — 7 9 2 1 ) 30 6 —3 007 0 ( 0 30 —160 











学 

V0 _ 1 NO 3 l3   .  
M a .2O 13 r      

W a e   s ur e   n   w e   t rRe o e s a d Po r

风 电功 率 预测 预 报 系统 的设 计 与 开发 
许沛华 ,   陈正洪 , 春  詹天成  。谷  ,  
( .湖 北 省 荆 州 市 气 象 局 , 北 荆 州 4 4 2 ;2 1 湖 3 0 0 .湖 北 省气 象 能源 技 术 开 发 中心 , 北 武 汉 4 0 7 ; 湖 3 0 4 

3 .湖 北 省 气 象 服 务 中心 ,湖北 武 汉 4 0 7 ; .武 汉 鼎 盛 数 码科 技有 限公 司 ,湖北 武 汉 4 0 7 ; 30 4 4 30 0  5 .武 汉 大 学 新 闻与 传 播 学 院 , 北 武 汉 4 0 7 ) 湖 3 0 2 
摘 要 :鉴 于 风 电 场 的输 出功 率预 测 对 电 网的 安 全 运 行 具 有 重要 意 义 , 用 c s结 构 , W id w   evr2 0  采 / 在 n o sS re 0 8
R2操 作 系统 上 的 . NET3 5框 架 环 境 下进 行 系统 开发 , S   E . 以 QL S RVER2 0 0 8作 为整 个 系统 的 数 据 支撑 , 计  设

开发 了一 套 适 用 于 不 同 环 境 的风 电 场 的输 出功 率预 测 预 报 系统 , 订 了 标 准 化 与 可 订 制 的 数 据 通 讯 接 口 , 制 提 

供 了独 立 的后 台 自动 化 预 报 模 块 , 有 6种 短 期 功 率预 报 算 法 和 4种 超 短 期 功 率 预 报 算 法 , 电 场 可根 据 实 具 风   际运 行 情 况选 择 最 优 的 预 报 方 法 运行 。 系统应 用 结果 表 明 , 系统短 期 预 报 的 准确 率 达 8  以上 , 短 期 预  该 O 超
报 的 均方 根 误 差 在 1   以 下 , 满足 国 家能 源局 和 国 家 电 网相 关要 求 。 5 能  

关键 词 :风 电 功 率 ; 报 系统 ; 期 预 报 ; 短 期 预 报 ;设计 与 开发  预 短 超
中 图分 类 号 : TM6 4 TP 0 .   1; 321 文 献 标 志 码 :A  

目前 , 国内风 电功率 预测 预 报 系统 正 处 于一 

场要 素查 询 、 象 预报查 询 、 核指 标 查 询 、 行  气 考 运

个 不 断更新 和完 善 的 阶段 , 缺 乏 真 正实 用 的 风  但 电功率 预测 预报 系 统 , 因此 研 制 开发 风 电功 率 预  测预 报 系 统具 有 十 分 重 要 的现 实 意 义 。范 高 锋  等 _ 阐述 了人 工神经 网络模 型在 风 电功率 预报 中  1 ] 的应 用 , 但未 给 出详 细 的 风 电功 率 预 报 系统 的设 
计 架构 , 且仅 局 限于 神经 网络 预 报模 型 的研究 和 

维护计 划 、 工 预报 订 正 、 人 系统 监控 管 理 、 系统 参  数管理 及用 户权 限管 理 。系统 采 用 c s结构 , / 在 
W id wsS re  0 8R n o   ev r 0  2操 作 系统 上 的. T3 2 NE .   5 架环 境下 进行 系统 开发 _ , 以 S   E 框 5 并 ] QL S RV—  

E 20 R 0 8作 为整个 系统 的数据 支撑 。  
11 系 统 架 构  .  

探讨; 马彦宏 等[ 介 绍 了神 经 网 络模 型 在 甘 肃省  2   酒 泉 风电基地 的预 报 系统 中的 应用 , 未 考 虑 系  但 统 的通 用性 设 计 。鉴此 , 本文 既 考 虑 了预 报 模 型 
的多样 性 , 又考虑 了系统 的实 用性 和通用 性 , 设计 

风 电 功 率 预 报 系 统 运 行 于 风 电 场 , 过  通 Itr e或专线 方 式获 取 气象 部 门 的数 值 天气 预  nen t 报数 据 、 电场 的测风 塔气象 数据 、 风 风机实 时运行  信息 及 电网下 达的限 电调度 指令对 风 电功率进 行  预报 , 将预 报结果 存储 于数据 库服务 器上 , 并实 时 
将预 报结果 采 用 国家 电 网 E格 式 上 传 至 电 网 安  全 Ⅱ/ Ⅲ区。其预 报系 统物理 框架结 构见 图 1  。

和开 发 了一 套适 用于风 电场 的风 电功率 预测 预报 
系统 , 该系统 针对 各风 电场不 同数 据环境 和条 件 ,  

可采用 不 同的预 报 方法 , 而使 系 统 能在 大 多数  从
的风 电场部署 中应 用 。  

1 系统 设 计   
系统 的开 发和设计 是基 于 中国气象 局华 中区  域气 象 中心科技 发展基 金项 目、 国家能 源局《 电  风 场功 率预测 预报 管理暂 行办法 》 国能新 能[ O 1  ( 2 l] 1 7号文 件 )  国家 电 网公 司《 电并 网技 术 控  7 _及 3 风 制规 定和 风 电功率预测 系 统功能 规范 》 国家 电 网 (   调 [ O O 2 1号文 件)4 求 的基 础 上 实施 的 , - L] 0 2 [要   系 
风 

统共 分 为 9 功能模 块 , 别为 功率 预报查 询 、 个 分 风 
收 稿 日期 : 0 20 — 6 修 回 日期 : 0 20 ~7 2 1 — 62 , 2 1 — 82  

图 1 预 报 系 统 物理 框 架 
Fi.1 Pr dito s se p sc lfa e r   g   e c in y tm  hy ia  r m wo k

基 金 项 目 :中 国气 象 局 2 1 年 关 键 技 术 集 成 与 应 用 基 金 资 助 项 目 ; 能 预 报 系 统 优 化 集 成 及 推 广 应 用 基 金 资 助项  03 风
目 ( M AGG2 1 M 3 ) C 0 3 1 

作 者 简 介 : 沛 华 (9 0)男 , 许 18 一, 工程 师 , 究 方 向为 气 象 系统 工 程应 用 及计 算 机 网络通 信 ,- a :p bx y 16cm 研 E m i xh ok @ 2.o   l

第 3 卷第 3 1 期 

许 沛 华 等 : 电 功率 预测 预报 系统 的设 计 与开 发  风

? 6  ?  1 7  

12 数 据 采集 与上报  .

见 图 3   。 [ ~  
数据 准 备 

系统 将通 讯服 务 单 独设 置 为一 个 子 系 统 , 该  子 系统 除了实 时 数据 的通 讯 与 采 集外 , 还提 供 了  短期 预报 和超 短 期 预 报 的 自动 定 时 运行 模 块 , 该  模块 将 自动 生成未 来 7  2h的短期 预报 和未来 4h    的超 短期 预报 , 间分辨 率均 为 1  n  时 5mi。 对数 值天 气预 报 数 据 、 风 塔 数据 均 可 选 用  测
F 、 TP、 ev rC i t 种 方 式 进 行 通 讯 。 TP HT S r e— l n 三 e  

历史风功率数据  历 史 测 风 塔 数据  历史数值天气预报数据  风 功 率 曲 线 数据   根据算法选择性准备以上数据  短期风 电功率预报算法  1原理法1 R . wF 预报风速直接代入理论风功率曲线  2 原理法2WR 预报风速MO 后订正代入理论风功率曲线  .   F S 3原理法3WR 预报风 速MO 订正后代入实际拟合的风功率曲线  . F S 4 动 力 统 计 法 1 动建 模  . . 滚 5 动力统计法2固定模型  . . 6 持 续 法  . 根据准确性选择一种最优的算法 

不 同 的通 讯方 式 提供 不 同 的参 数 设 置界 面 , 系统  内置 了常见 的通 用数 据格 式 , 可 根 据 实 际需 要  也 进行 数据 格式 的订 制 。   目前 大多 数风 电场 实时 数据 的获取 主要 采用 
Mo B sTC /P和 OP d u  P I C通 讯 协 议 , 统 内置 了  系 这两 种协 议获 取风 电场 的实 时数 据 , 过 配置 I  通 P

I 库储 风碲  数 存    据

怒  } 用查  = 户看 =  

国 家电 网 安 全I I 区  II /I 采用电力行业标准1 2 0 规约每天定时上传 

地址 和数 据节 点 地址 即可 获 取 数 据 , 大 地方 便  极
了系统在 终端 的部 署 。风 电场端 上报 至 电网调 度 

() a 短期预报工作流程  
数据 准 备   实况 功 率  实况 风 速  短期功率预报结果  根据算法选择性准备以上数据 

中心 的数 据 采 用 电 力 行 业 标 准 I C 0 7 --0   E 6 8 051 2 扩展 规 约 实 现 , 用 了 Wid wsS c T 编 程  使 n o   0 KE
技术 , 数据 上 报界 面见 图 2  。

短期风电功率预报算法  1统计外推法  . 2 基 于数 值 产 品 的 释用 法  . 3 基于短期风功率的实时订正  . 4 持续 法   . 根据准确性选择一种最优的算法 

塑  

风  

里至   

  l 国家电网安全II 区 II   /I I     l 采用电力行业标准12 0规约每1   5 i m1 自动上传 政  I  
() b 超短期预报工作流程 

图 3 短 期 和 超 短 期 预 报 工 作 流 程 
H g 3 H o c r  fs o tr  n s p rs o ttr p e ito   .  w ha to  h r em a d u e h r e m r dcin t

图 2

数 据 上 报 服 务 

2 系统 应 用   
目前 系统 已在新 疆 乌兰达 布森 风 电场和湖 北 

Fi .   Daa r p ts r c   g2 t  e or e vie

13 风 电 功 率 预 报 流 程  .

本 系统为 风 电场每 天提供 未来 3d的短期 风    电功率预 报 、 1  i 供 一次 未来 4 h的超短  每 5r n提 a   期风 电功 率预 报 , 提 供 了 6种 短 期 预 报算 法 及  还 4种超 短期 预报 算法 。预 报算 法 考 虑 了各 种 可 能  情况 , 如风 电场 在历 史风 电功 率数 据 、 史数 值模  历 拟天 气预 报 、 实时 数 值 天气 预 报 或 历 史 风 电场 测  风数 据不 完整 及缺 乏等情 况 。使 系统 能在历 史 和  实 时数据 非 常少 的情况 下仍 能提供 风 电功率 预报  服务 。为 了使 短期 和超 短 期 预 报 更加 精 准 , 同  不

九宫 山风 电场 投 入使 用 , 系统 正 式运 行 的效 果  从 来看 , 系统 每 日接 收数据 及时 准确 , 运行 稳定 可  且
靠 。通过 对预 报 效果 进 行 分 析 检验 , 短期 预 报 效 

果9 1 ~ 2月 的 准确 率在 8  以上 ( 4 a ) O 图 ( ) 。超 
短期 预报 2个 风 电场 1 ~ 9  n内 的风 功 率 预  5 0mi 报与 实 际情 况 相关 系数在 0 8 . 9以上 , 均方 根误 差  在 1  以下 ( 4 b ) 系统 短 期 预报 和 超 短 期  5 图 ()。

预报 结果 的准 确率 、 格 率 和 上 报 率均 能 较 好 地  合

满足 国家 能源局 和 国家 电网 的文件要 求 。  

地域 的风 电场 可通 过系统 开发 的预 报算 法配 置接 
口对预 报算 法进 行 配 置 , 电场 可选 择 预 报 最 精  风 准 的预 报方 法运 行业 务 。用 户 可简单 直 观地查 询  和输 出各种 风速 、 功率 曲线 、 预报 误差 、 确率 、 准 合  本 文设计 和开 发 了一套 适用 于风 电场 的风 电  功 率 预 测预 报 系统 , 运 用该 系 统对 新 疆乌 兰 达  并

3 结 语   

格 率及 上报 率 。短 期 预报 和超短 期预 报工 作流 程 


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