風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)和系統(tǒng)

劉興杰 ,2009-9-23 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)和系統(tǒng) 一 、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的背景和意義 二 、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè) 本次交流的主要內(nèi)容 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 四 、總結(jié) 1. 風(fēng)電的大力發(fā)展 一、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的背景和意義 2. 風(fēng)電大力發(fā)展帶來(lái)的挑戰(zhàn) 3. 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的意義 4. 小結(jié) 1. 風(fēng)電的大力發(fā)展 一、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的背景和意義 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 20080200400600800100012001400發(fā)電量年份 風(fēng) 電 場(chǎng) 個(gè) 數(shù)020406080100120140160180200220 風(fēng)電場(chǎng)個(gè)數(shù) 發(fā) 電 量近 10年我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展 計(jì)劃在 2020年使風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到 1億千瓦！ 且我國(guó)的風(fēng)電大多集中在某些區(qū)域！ 2. 風(fēng)電大力發(fā)展帶來(lái)的挑戰(zhàn) 對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響 對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響 對(duì)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響 對(duì)風(fēng)電場(chǎng)自身的影響 一、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的背景和意義 3. 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的意義 為風(fēng)電場(chǎng)服務(wù)：能夠?yàn)轱L(fēng)電場(chǎng)合理安排檢修計(jì)劃、參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供支持，降低風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行成本等。風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的推廣帶動(dòng)風(fēng)電的進(jìn)一步發(fā)展 為電力系統(tǒng)服務(wù)：能夠?yàn)殡娋W(wǎng)調(diào)度制定運(yùn)行方式、合理安排調(diào)度計(jì)劃提供支持，有效降低風(fēng)電間歇性對(duì)電力系統(tǒng)的不利影響 一、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的背景和意義 4. 小結(jié) 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)能夠?yàn)轱L(fēng)電比重的提高提供必要條件 中國(guó)更需要風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 一、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的背景和意義 2. 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型 1. 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)尺度 3. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4. 小結(jié) 二、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè) 1. 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)尺度 超短期預(yù)測(cè)：以分鐘為預(yù)測(cè)單位，用于機(jī)組控制 短期預(yù)測(cè)：以小時(shí)為預(yù)測(cè)單位，用于電網(wǎng)合理調(diào)度、保證電能質(zhì)量；也可為風(fēng)電場(chǎng)參與競(jìng)價(jià)上網(wǎng)提供保證 中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)：以天、周或月為預(yù)測(cè)單位，主要用于機(jī)組檢修安排或調(diào)試 長(zhǎng)期預(yù)測(cè)：以年為單位，用于風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì) 二、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè) 2. 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型 二、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)綜述 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型 基于歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)模型 基于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的預(yù)測(cè)模型 物理模型 統(tǒng)計(jì)模型 3. 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀 二、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè) 超短期：持續(xù)法 短期：時(shí)間序列法、卡爾曼濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、各種組合和改進(jìn)算法 中長(zhǎng)期：基于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的預(yù)測(cè)方法（物理模型和統(tǒng)計(jì)模型） 4. 小結(jié) 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)算法很多 需要根據(jù)不同的需求確定不同的預(yù) 測(cè)方法和尺度 二、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè) 2. 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 1. 國(guó)外風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)介紹 3. 系統(tǒng)介紹 4. 小結(jié) 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 1. 國(guó)外風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)介紹 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 國(guó)家 開(kāi)發(fā)商 模型名稱(chēng) 特點(diǎn) 投運(yùn)時(shí)間 德國(guó) ISET AWPT 提供 1-8h的預(yù)測(cè)，根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，使用 神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算輸出功率 2001 德國(guó)奧爾登堡大學(xué) Previento 使用物理模型，在較大的區(qū)域內(nèi)給出 2天的預(yù)測(cè)結(jié)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(xué) WPPT 利用自適應(yīng)最小平方根法和指數(shù)遺忘算法相結(jié)合給 出 0.5-36h的預(yù)測(cè) 1994 丹麥科技大學(xué) Zephy 集合了上邊兩個(gè)模型，可以提供 0-9h和 36-48h的預(yù)測(cè) 2003 西班牙 西班牙可再生能源中心開(kāi)發(fā) LocalPred-RegioPred 物理模型 2001 西班牙卡洛斯 大學(xué) siperlico 統(tǒng)計(jì)模型 2002 美國(guó) AWS Truewind eWind 包括一組高精度的三維大氣物理數(shù)學(xué)模型、適應(yīng)性 統(tǒng)計(jì)模型、風(fēng)電場(chǎng)輸出模型和預(yù)測(cè)分發(fā)系統(tǒng) 1998 2. 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)的研究目前主要集中在相關(guān)算法的研究 華北電力大學(xué)米增強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)從 2005年開(kāi)始進(jìn)入風(fēng)電領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)工作。 完成了華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司委托的項(xiàng)目“華北地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題研究” 已開(kāi)發(fā)完成了國(guó)電龍?jiān)创ňL(fēng)電場(chǎng)的輸出功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)已于 8月進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行階段，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況良好！ 正在進(jìn)行 “承德地區(qū)示范性風(fēng)電場(chǎng)輸出功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)”和“威海地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率系統(tǒng)”的開(kāi)發(fā) 3. 系統(tǒng)介紹 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 3.1 系統(tǒng)概述 3.2 系統(tǒng)原理構(gòu)成圖 3.3 系統(tǒng)功能 3.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 3.5 系統(tǒng)特點(diǎn) 3.6 系統(tǒng)展示 3.1 系統(tǒng)概述 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 首先對(duì)風(fēng)電場(chǎng) SCADA系統(tǒng)采集保存的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行智能數(shù)據(jù)挖掘，形成風(fēng)電場(chǎng)輸出功率預(yù)測(cè)用數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速 -風(fēng)向 -功率模型，結(jié)合國(guó)家氣象部門(mén)提供的數(shù)值風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)每臺(tái)機(jī)組的發(fā)電功率預(yù)測(cè)，最后疊加得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電功率的預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果可以實(shí)時(shí)發(fā)布到電網(wǎng)調(diào)度端和風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心。此外，電網(wǎng)調(diào)度中心和風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心可以隨時(shí)向預(yù)測(cè)服務(wù)器發(fā)出預(yù)測(cè)請(qǐng)求，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行定制。 3.1 項(xiàng)目的技術(shù)原理 首先對(duì)風(fēng)電場(chǎng) SCADA系統(tǒng)采集保存的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行智能數(shù)據(jù)挖掘，形成風(fēng)電場(chǎng)輸出功率預(yù)測(cè)用數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速 -風(fēng)向 -功率模型，結(jié)合國(guó)家氣象部門(mén)提供的數(shù)值風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)每臺(tái)機(jī)組的發(fā)電功率預(yù)測(cè)，最后疊加得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電功率的預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果可以實(shí)時(shí)發(fā)布到電網(wǎng)調(diào)度端和風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心。此外，電網(wǎng)調(diào)度中心和風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心可以隨時(shí)向預(yù)測(cè)服務(wù)器發(fā)出預(yù)測(cè)請(qǐng)求，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行定制。 3.2 系統(tǒng)原理構(gòu)成圖 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 1 風(fēng)力發(fā)電機(jī) n 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫(kù) 預(yù)測(cè)服務(wù)器 數(shù)值天氣預(yù)報(bào) 電網(wǎng)調(diào)度端 預(yù)測(cè)結(jié)果 預(yù)測(cè)請(qǐng)求 風(fēng)電場(chǎng)端 預(yù)測(cè)結(jié)果 預(yù)測(cè)請(qǐng)求 防火墻 3.3 系統(tǒng)功能 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)輸出功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 地理信息 系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)總輸出功率預(yù)測(cè) 分組輸出功率預(yù)測(cè) 單臺(tái)輸出功率預(yù)測(cè) 算法管理 信息上報(bào) 預(yù)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng) 3.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 開(kāi)發(fā)技術(shù) 采用微軟的 Microsoft ASP.NET 3.5技術(shù) 開(kāi)發(fā)工具 采用微軟公司的 Visual Studio.Net 2008 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 采用微軟公司的 RAD工具的 C#語(yǔ)言 數(shù)據(jù)庫(kù) 鑒于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合能力要求較高，微軟的解決方案難以達(dá)到要求，因此數(shù)據(jù)庫(kù)擬采用 ORACLE11i的工業(yè)解決方案 3.5 系統(tǒng)特點(diǎn) 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 具有較高的預(yù)測(cè)精度 具有智能自學(xué)習(xí)性 具有可擴(kuò)展性 具有開(kāi)放性 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 登錄界面 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 機(jī)組布局 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 預(yù)測(cè)、實(shí)測(cè)對(duì)比曲線(xiàn) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 風(fēng)場(chǎng)歷史預(yù)測(cè)功率查詢(xún) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 單臺(tái)風(fēng)機(jī) 1小時(shí)功率預(yù)測(cè) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 單臺(tái)風(fēng)機(jī) 6小時(shí)功率預(yù)測(cè) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 單臺(tái)風(fēng)機(jī) 24小時(shí)功率預(yù)測(cè) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 單臺(tái)風(fēng)機(jī)故障查詢(xún) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 單臺(tái)風(fēng)機(jī)預(yù)測(cè)歷史查詢(xún) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 多臺(tái)風(fēng)機(jī) 1小時(shí)功率預(yù)測(cè) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 多臺(tái)風(fēng)機(jī) 6小時(shí)功率預(yù)測(cè) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 多臺(tái)風(fēng)機(jī) 24小時(shí)功率預(yù) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 多臺(tái)風(fēng)機(jī)選擇 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 風(fēng)場(chǎng)未來(lái) 1小時(shí)風(fēng)速預(yù)測(cè) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 風(fēng)場(chǎng)未來(lái) 6小時(shí)風(fēng)速預(yù)測(cè) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng) 風(fēng)場(chǎng)未來(lái) 24時(shí)風(fēng)速預(yù)測(cè) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)