風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測和系統(tǒng)

劉興杰 ,2009-9-23 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測和系統(tǒng) 一 、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測的背景和意義 二 、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測 本次交流的主要內(nèi)容 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 四 、總結(jié) 1. 風(fēng)電的大力發(fā)展 一、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測的背景和意義 2. 風(fēng)電大力發(fā)展帶來的挑戰(zhàn) 3. 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測的意義 4. 小結(jié) 1. 風(fēng)電的大力發(fā)展 一、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測的背景和意義 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 20080200400600800100012001400發(fā)電量年份 風(fēng) 電 場 個 數(shù)020406080100120140160180200220 風(fēng)電場個數(shù) 發(fā) 電 量近 10年我國風(fēng)電的發(fā)展 計劃在 2020年使風(fēng)電裝機達到 1億千瓦！ 且我國的風(fēng)電大多集中在某些區(qū)域！ 2. 風(fēng)電大力發(fā)展帶來的挑戰(zhàn) 對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的影響 對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響 對電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的影響 對風(fēng)電場自身的影響 一、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測的背景和意義 3. 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測的意義 為風(fēng)電場服務(wù)：能夠為風(fēng)電場合理安排檢修計劃、參與市場競爭提供支持，降低風(fēng)電場的運行成本等。風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測的推廣帶動風(fēng)電的進一步發(fā)展 為電力系統(tǒng)服務(wù)：能夠為電網(wǎng)調(diào)度制定運行方式、合理安排調(diào)度計劃提供支持，有效降低風(fēng)電間歇性對電力系統(tǒng)的不利影響 一、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測的背景和意義 4. 小結(jié) 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測能夠為風(fēng)電比重的提高提供必要條件 中國更需要風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 一、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測的背景和意義 2. 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測模型 1. 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測尺度 3. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4. 小結(jié) 二、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測 1. 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測尺度 超短期預(yù)測：以分鐘為預(yù)測單位，用于機組控制 短期預(yù)測：以小時為預(yù)測單位，用于電網(wǎng)合理調(diào)度、保證電能質(zhì)量；也可為風(fēng)電場參與競價上網(wǎng)提供保證 中長期預(yù)測：以天、周或月為預(yù)測單位，主要用于機組檢修安排或調(diào)試 長期預(yù)測：以年為單位，用于風(fēng)電場規(guī)劃設(shè)計 二、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測 2. 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測模型 二、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測技術(shù)綜述 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測模型 基于歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測模型 基于數(shù)值天氣預(yù)報的預(yù)測模型 物理模型 統(tǒng)計模型 3. 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測研究現(xiàn)狀 二、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測 超短期：持續(xù)法 短期：時間序列法、卡爾曼濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、各種組合和改進算法 中長期：基于數(shù)值天氣預(yù)報的預(yù)測方法（物理模型和統(tǒng)計模型） 4. 小結(jié) 風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測算法很多 需要根據(jù)不同的需求確定不同的預(yù) 測方法和尺度 二、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測 2. 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1. 國外風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)介紹 3. 系統(tǒng)介紹 4. 小結(jié) 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 1. 國外風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)介紹 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 國家 開發(fā)商 模型名稱 特點 投運時間 德國 ISET AWPT 提供 1-8h的預(yù)測，根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報，使用 神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)計算輸出功率 2001 德國奧爾登堡大學(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 1994 丹麥科技大學(xué) Zephy 集合了上邊兩個模型，可以提供 0-9h和 36-48h的預(yù)測 2003 西班牙 西班牙可再生能源中心開發(fā) LocalPred-RegioPred 物理模型 2001 西班牙卡洛斯 大學(xué) siperlico 統(tǒng)計模型 2002 美國 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)計模型、風(fēng)電場輸出模型和預(yù)測分發(fā)系統(tǒng) 1998 2. 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 國內(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)米增強教授團隊從 2005年開始進入風(fēng)電領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作。 完成了華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司委托的項目“華北地區(qū)風(fēng)電場接入系統(tǒng)相關(guān)問題研究” 已開發(fā)完成了國電龍源川井風(fēng)電場的輸出功率預(yù)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)已于 8月進入現(xiàn)場試運行階段，現(xiàn)場運行情況良好！ 正在進行 “承德地區(qū)示范性風(fēng)電場輸出功率預(yù)測系統(tǒng)”和“威海地區(qū)風(fēng)電場輸出功率系統(tǒng)”的開發(fā) 3. 系統(tǒng)介紹 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(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)實現(xiàn) 3.5 系統(tǒng)特點 3.6 系統(tǒng)展示 3.1 系統(tǒng)概述 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 首先對風(fēng)電場 SCADA系統(tǒng)采集保存的歷史數(shù)據(jù)進行智能數(shù)據(jù)挖掘，形成風(fēng)電場輸出功率預(yù)測用數(shù)據(jù)庫，并建立風(fēng)電場每臺風(fēng)電機組的風(fēng)速 -風(fēng)向 -功率模型，結(jié)合國家氣象部門提供的數(shù)值風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)報，實現(xiàn)每臺機組的發(fā)電功率預(yù)測，最后疊加得到整個風(fēng)電場的發(fā)電功率的預(yù)測。預(yù)測結(jié)果可以實時發(fā)布到電網(wǎng)調(diào)度端和風(fēng)電場監(jiān)控中心。此外，電網(wǎng)調(diào)度中心和風(fēng)電場監(jiān)控中心可以隨時向預(yù)測服務(wù)器發(fā)出預(yù)測請求，對預(yù)測結(jié)果進行定制。 3.1 項目的技術(shù)原理 首先對風(fēng)電場 SCADA系統(tǒng)采集保存的歷史數(shù)據(jù)進行智能數(shù)據(jù)挖掘，形成風(fēng)電場輸出功率預(yù)測用數(shù)據(jù)庫，并建立風(fēng)電場每臺風(fēng)電機組的風(fēng)速 -風(fēng)向 -功率模型，結(jié)合國家氣象部門提供的數(shù)值風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)報，實現(xiàn)每臺機組的發(fā)電功率預(yù)測，最后疊加得到整個風(fēng)電場的發(fā)電功率的預(yù)測。預(yù)測結(jié)果可以實時發(fā)布到電網(wǎng)調(diào)度端和風(fēng)電場監(jiān)控中心。此外，電網(wǎng)調(diào)度中心和風(fēng)電場監(jiān)控中心可以隨時向預(yù)測服務(wù)器發(fā)出預(yù)測請求，對預(yù)測結(jié)果進行定制。 3.2 系統(tǒng)原理構(gòu)成圖 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 風(fēng)力發(fā)電機 1 風(fēng)力發(fā)電機 n 實時數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫 預(yù)測服務(wù)器 數(shù)值天氣預(yù)報 電網(wǎng)調(diào)度端 預(yù)測結(jié)果 預(yù)測請求 風(fēng)電場端 預(yù)測結(jié)果 預(yù)測請求 防火墻 3.3 系統(tǒng)功能 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 風(fēng)電場輸出功率預(yù)測系統(tǒng) 地理信息 系統(tǒng) 風(fēng)電場總輸出功率預(yù)測 分組輸出功率預(yù)測 單臺輸出功率預(yù)測 算法管理 信息上報 預(yù)測結(jié)果統(tǒng)計評價系統(tǒng) 3.4 系統(tǒng)實現(xiàn) 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 開發(fā)技術(shù) 采用微軟的 Microsoft ASP.NET 3.5技術(shù) 開發(fā)工具 采用微軟公司的 Visual Studio.Net 2008 開發(fā)語言 采用微軟公司的 RAD工具的 C#語言 數(shù)據(jù)庫 鑒于對數(shù)據(jù)庫的綜合能力要求較高，微軟的解決方案難以達到要求，因此數(shù)據(jù)庫擬采用 ORACLE11i的工業(yè)解決方案 3.5 系統(tǒng)特點 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 具有較高的預(yù)測精度 具有智能自學(xué)習(xí)性 具有可擴展性 具有開放性 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 登錄界面 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 機組布局 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 預(yù)測、實測對比曲線 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 風(fēng)場歷史預(yù)測功率查詢 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 單臺風(fēng)機 1小時功率預(yù)測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 單臺風(fēng)機 6小時功率預(yù)測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 單臺風(fēng)機 24小時功率預(yù)測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 單臺風(fēng)機故障查詢 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 單臺風(fēng)機預(yù)測歷史查詢 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 多臺風(fēng)機 1小時功率預(yù)測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 多臺風(fēng)機 6小時功率預(yù)測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 多臺風(fēng)機 24小時功率預(yù) 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 多臺風(fēng)機選擇 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 風(fēng)場未來 1小時風(fēng)速預(yù)測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 風(fēng)場未來 6小時風(fēng)速預(yù)測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng) 風(fēng)場未來 24時風(fēng)速預(yù)測 3.6 系統(tǒng)展示 三、風(fēng)電場發(fā)