风功率预测运行规程

风功率预测系统运行规程
1 适用范围
本规程适用于景泰红山风电场监控系统，说明了风功率预测系统和相关参数，规定了风功率预测系统的操作方法和故障处理。

2 规范性引用文件
《国家电网公司技术标准 Q/GDW215-2008电力系统数据标记语言－E 语言规范》
《国家电网调〔 2010 〕 201 号风电并网运行控制技术规定》
国家电网公司技术标准 Q/GDW432-2010 《风电调度运行管理规范》
国家电网公司技术标准 .Q/GDW588-2011 《风电功率预测功能规范》
国家电网公司调〔 2010 〕 201 号《风电并网运行控制技术规定》
国家电网公司调水〔 2010 〕 348 号《风电场调度运行信息交换规范（试行）》
国家电力监管委员会 5 号令《电力二次系统安全防护规定》》
国家电力监管委员会电监安全〔2006〕34号《电力二次系统安全防护总体方
案》标准
《国能新能【 2012 】 208 号文件》
3 系统概述
风功率预测基本原理：通过实际风速/实际功率转换关系（非线性关系）寻找到预测风速/预测功率转换关系。

风功率预测系统在提高电网公司消纳能力、促进节能减排的同时也对提高风电企业运营管理效率具有重要意义，可以为风电企业带来直接经济效益。

风发电功率预测可以帮助电网调度合理安排常规电源发电计划，减少因风电并网而增加的旋转备用容量，增加风电上网小时数，减少温室气体排放的同时也为风电企业带来直接经济效益；
通过对未来风电功率的预测，有利于风电企业提升运营效率和科学管理水平，例如可以在阴天、多云天，安排检修计划，增加发电小时数，提高经济效益；
通过风发电功率预测，有利于电网合理安排运行方式和应对措施，提高电力系统的安全性和可靠性。

3.1系统架构
风电功率预测系统包括：UPS电源、蓄电池（8组）、测风塔、内网服务器（风功率预测服务器）、外网服务器（数值天气预报服务器）、网络安全隔离设备（反向型）、风电功率预测交换机、PC工作站等。

3.2 硬件配置系统
3.2.1 服务器
风电功率预测系统配置两台服务器：数据采集服务器与功率预测服务器。

为保障系统的安全性和电网调度对新能源电站安全性的要求，对从外网接收的数值天气预报数据通过反向隔离装置，保证系统的安全性。

数据采集服务器用于接收数值天气预报数据和预测参数，通过反向隔离器将数据传输至功率预测服务器。

功率预测服务器利用数值天气预报、预测参数、实时气象观测数据和电场运行数据，进行风电功率预测。

风电功率预测系统包含商业数据库系统，用于存储历史数据。

3.2.2 网络安全隔离装置
风电功率预测系统的信息交互在电网专用信息网络安全II或III区，因此，风电功率预测系统的信息网络结构与通信安全措施必须满足国家电监会令《电力二次系统安全防护规定》要求。

因此风电功率预测系统在接收外部（数值天气预报）信息时，必须安装反向网络安全隔离装置。

3.2.3 防火墙
本工程配置1台防火墙用于实现风电场安全区II自动化系统（包括功率预测系统、风机监控系统）与风电场安全区I自动化系统（包括有功功率控制系统等）数据通信的安全防护，以确保安全区I自动化系统的安全运行。

3.3 测风塔系统
测风塔系统配套硬件设备包括测风塔塔体、测风设备，如下图：
3.3.1 设备参数
1 ）数据采集器
具有在现场或无线（电台）下载数据的功能；
能完整地保存不低于36个月左右采集的数据量；
在-55℃～85℃的环境温度下可靠运行；
可保证传输数据的准确性，数据可实时观测，定时下载，采样精度
±0.02% ；
数据通道共12个，可分别接入多达10个风速仪，6个风向标（或大气温度计、大气压力计及其他传感器）。

在数据记录中满足各传感器的数据记录，采样精度± 0.02% ；
传感器接口，至少10个风速接口，16个模拟量接口（风向、气温、气压等），8个IO口，RS232口；
太阳能电源供电，80W太阳能板，可长期不间断供电；
可支持多种协议至少包括OPC、Modbus；
2 ）风速传感器
测量范围：0 m/s～75 m/s ；
启动风速：0.78m/s ；
适应温度：-50℃～85℃。

3 ）风向传感器
测量范围：0°～360 °；
精确度：±2.5 °；
适应气温：-40℃～65℃。

4 ）大气温度传感器
测量范围：-40-52.5° C ；
精度：± 1.1℃ ；
尺寸：100 x 15mm Ф；
防护等级：IP65 ；
防紫外辐射罩。

5 ）大气压力传感器
测量范围：15~115kPa ；
精度：± 1.5kPa ；
操作温度：-40° ~ +60° C 。

3.3.2 采集频次
满足国家《风电场风能资源测量和评估技术规定》；
符合 IEC61400-12 标准；
默认采集频次如下：
数据存储时间间隔为 5 分钟；
风速参数采样时间间隔为1秒，并自动计算和记录每5分钟的平均风速，每5分钟的风速标准偏差，每5分钟内最大风速、最小风速、阵风风速、阵风
风速出现时间日期、当时风向；单位为 m/s ；
风向参数采样时间间隔为1秒，并自动计算和记录每5分钟的风向矢量平均值，每5分钟的风向标准偏差，每5分钟内最大风向、最小风向，单位为°；
温度参数每1秒钟采样一次，记录每5分钟的平均值，每5分钟的温度标准偏差，每5分钟内最大、最小温度，单位为℃；
湿度参数每1秒钟采样一次，记录每5分钟的平均值，每5分钟的湿度标准偏差，每5分钟内最大、最小湿度，单位为% ；
大气压力参数每1秒钟采样一次，记录每5分钟的平均值，每5分钟的气压标准偏差，每5分钟内最大、最小气压，单位 kPa 。

3.3.3 防护措施
主要部件材料为 Lexan 塑料及不锈钢
箱体防护等级IP67，防水、防尘、防沙、防紫外、放腐蚀；
箱体结构安装盒应防水、防沙尘，蚀防腐。

3.4 传输方式
通讯方式传输采集数据，包括光纤、电缆以及无线传输，确保数据传输实时、稳定。

中心站配有采集数据接收软件，用于数据收集，数据监控、采集器程序的编制，采集器的设置，数据的简单分析、处理，监控界面的制作以及网络服务和联网功能等。

3.5 数值天气预报
具备国内外5家气象源支撑：3家欧美（西班牙、丹麦、美国）专业气象服务商，2家国家级覆盖全国范围的专业气象研究单位（国家气象局、中国科学院大气物理研究所）。

应用风电功率预测系统的数值天气预报，空间分辨率小于5*5公里。

4 系统功能
风电功率预测系统采用B/S模式。

用户登录系统不需要安装其它软件，在系统所在网段任何一台电脑的浏览器上输入功率预测系统的链接，便可以进入系统的登陆界面。

所有操作必须在用户成功登陆并授权的情况下进行。

4.1 系统功能概述
风电功率预测系统包括实时监控管理、曲线展示管理、上报管理、统计分析、数据报表、生产管理、上报管理（风机信息上报）等八大模块。

4.1.1实时监控管理
实时监控管理用于对单个电场进行监控，用户可以查看气象数据、功率数据与风机状态等信息，监控上报状态与发电计划。

本模块包含：
实时监控
全景展示
实时曲线展示
状态监控
风机运行监控
4.1.2曲线展示管理
曲线展示以曲线和列表的方式展示预测结果，所有数据能够以Excle等格式导出。

本模块包含：
曲线展示
功率曲线
气象曲线（风向玫瑰图、风速轮廓图）
风机曲线
4.1.4上报管理
用户可以查看不同电场的上报项，后台根据用户所选上报项和上报日期生成上报文件，然后根据系统配置的上报方式进行上报。

本模块包含：
气象上报（测风塔实时数据上传）
功率上报（短期预测功率上报）
手动上报（超短期预测功率上报）
4.1.5 统计分析
统计分析模块可以计算各类预测与上报指标的误差、精度、相关性系数、准确率、合格率等信息。

本模块包含：
功率指标（短期预测指标、超短期预测指标、预测功率指标、实际功率指标）
气象指标（天气预报指标、实测气象指标、测风数据指标、实测气象指标（0-4）
上报项指标
4.1.6数据报表
根据客户查询选择的时段与类型导出报表。

本模块包含：
功率报表
气象报表
4.1.7生产管理
生产管理可进行预测开机容量、检修计划、风机故障、风场限电等关键生产参数的设置与实时数据补录。

本模块包含：
检修计划设置
风机故障设置
风场限电设置
4.1.8上报管理（风机信息上报）。

本模块包含：
风机信息上报
手动上报
4.2 数据接口
系统提供了多种通讯接口与相关系统通讯，可满足用户不同的数据交互需求。

例如除了向调度系统上报功率预测结果以外还可上报风机机组实时运行息、测风塔实测数据、风机检修安排等。

风电功率预测系统具有灵活的通讯接口，支持以太网、RS232和RS485等多种通讯方式，并可以和国内外众多风机运行后台系统、风电场升压站后台 SCADA 系统等建立数据交互，并支持各类标准协议和非标准规约，可与各地调、省调及风电功率预测集控系统建立数据通讯，其强大的接口主要体现在：
支持国内外众多的标准协议，如：CDT91、Modbus、DL/645、 IEC870-5-101/102/104 等；
支持本地和远程 OPC 方式通讯，兼容 1.0 、 2.0 规范；
支持各类非标准规约的定制开发；
支持以 *.txt 、 *.ini 、 *.xml 等各类文件的传输；
支持各种关系数据库的数据交互，如：SQL server和Oracle等，兼容各类表和视图；
5 预测技术
风电功率预测系统采用差分自回归移动平均模型（ARIMA）、混沌时间序列分析、人工神经网络（ANN）等多种算法，根据预测时间尺度的不同使用上述算法构成组合预测模型，对每一种算法的预测结果选取适当的权重进行加权平均算法从而得到最终预测结果，权重的选择可以采用等权平均法、最小方差法，保证预测的准度和精度。

5.1 功率预测
功率预测系统根据所处地理位置的气候特征、数值天气预报和风电场历史数据情况、风电机组的运行状态情况，采用适合的预测模型进行本风电场发电预测，根据预测时间尺度的不同和实际应用的具体需求，采用多种物理及统计方法模型，形成最优预测策略。

同时，针对气候的季节性变化、区域气候的互相影响、极端天气情况以及风电设备运行状态变化等，东润建立的预测服务中心每日除了发送数值模拟技术提供的天气预报外，还发送根据覆盖全国的实际气象测量数据调整后的电场预测模型参数，保证预测模型调整的及时性，进而保证系统预测精度。

功率预测的空间：
预测的最小单位为一个风电场；
能够预测多个风电场的单独输出功率和叠加输出功率。

功率预测的时间：
短期风电功率预测能够预测风电场未来 0-24、0-48和0-72小时之内的风电输出功率，时间分辨率为15分钟。

超短期风电功率预测能够预测未来 0h-4h 的风电输出功率，时间分辨率不小于15分钟。

5.2 统计分析
数据统计：
参与统计数据的时间范围可任意选定；
历史功率数据统计包括数据完整性统计、频率分布统计、变化率统计等；
历史气象数据统计包括数据完整性统计、风速频率分布统计、风向频率分布统计等。

风电场运行参数统计包括发电量、有效发电时间、最大出力及其发生时间、同时率、利用小时数及平均负荷率等参数的统计。

误差统计：能对任意时间区间的预测结果进行误差统计，误差指标包括均方根误差、平均绝对误差率。

5.3 系统界面
展示界面：
支持风电场（群）实时出力监测，以地图的形式显示各风电场的分布，地图页面应显示风电场（群）的实时功率及预测功率，页面更新周期不应超过5分钟。

支持多个风电场出力的同步监视，可同时显示系统预测曲线、实际功率曲线及预测误差带。

实际功率曲线需实时更新，更新周期不超过5分钟。

支持不同时刻预测结果的同步显示。

支持数值天气预报数据与测风塔数据、实际功率与预测功率的对比，提供图形、表格等多种可视化手段。

支持时间序列图、风向玫瑰图、风廓线以及气温、气压、湿度变化曲线等气象图表，对实测气象数据和预测气象数据进行展示。

操作界面：
支持预测曲线的人工修改。

具备开机容量设置、调度限电设置及查询页面。

支持异常数据定义的设置，支持异常数据以特殊标识显示。

具备系统用户添加和管理功能，支持用户级别和权限设置，至少应包括系统管理员、运行操作人员、浏览用户等不同级别的用户权限。

5.4 数据上传
风电功率预测系统可以根据调度部门的要求向调度机构上报未来0-24、0-48、0-72小时的短期风功率预测，同时可提供0-168小时的中长期风功率预测曲线；每15分钟上报一次未来4小时超短期预测曲线，时间分辨率不小于 15 分钟。

5.5 系统性能
风电功率预测系统不受风电场数量限制。

风电功率预测不受风电场机组检修和扩建限制，即风电场任何运行状态皆可进行功率预测。

风电功率预测模型计算时间不大于5分钟。

单个风电场短期预测月均方根误差小于20%。

超短期预测值月均方根误差小于15% 。

系统硬件可靠性应大于 99% 。

系统月可用率应大于 99% 。

5.6 系统特点
可提供0-4小时超短期功率预测和0-24小时、0-48小时、0-72小时短期功率预测及0-168小时的中长期功率预测；
可运行于电网调度、风电场；
系统采用 JAVA 语言开发， B/S结构、界面友好，维护方便，可运行于Windows 或 Linux 系统平台；
符合电力二次系统防护规定，与电力二次系统具有良好的接口。

6 运行维护方法
6.1 功率预测结果上报情况
（1）打开IE输入网址或直接点击收藏夹，打开“电网功率预测信息接入系统”的网页。

（2）通过“实时状态监控”中的“实时上报监控”，可以查看到本站的三种文件上送的状态，找到自己站点对应的行，三个灯依次为表示短期、超短期和气象文件的上送状态。

绿色表示正常，红色表示上传中断。

（3 在功率预测的WEB界面上“上报管理”中的“上报历史”可以查看上报的文件的时间和状态，如果上报状态为成功则正常，如果上报状态不是成功或者没有该时间的上报状态则是异常，需要排查！
6.2 短期功率预测
（1）短期功率预测结果为调度考核重要依据，务必重视并每天检查功率曲线->短期预测曲线，蓝色线为预测曲线，红色为有功功率曲线，总体形状为抛物线，否则说明系统短期预测曲线异常，需要及时通知项目人员对现场进行问题排查。

（2）浏览器下方状态栏显示短期预测以及预测监控状态灯，若状态栏短时间内显示红灯表示数值气象文件暂时未到达现场，若状态栏一直显示红灯则说明短期预测异常，需要及时通知项目人员对现场进行问题排查。

6.3 超短期功率预测
（1）超短期预测每15分钟预测一次，通过观察功率曲线展示->超短期预测曲线。

并通过观察状态栏检测状态来判断超短期预测是否正常，绿灯表示正常，红灯表示异常。

6.4 实际功率接入
（1）实际功率接入可通过状态栏检测状态判断，红灯表示异常，绿灯表示正常。

（2）实际功率接入可通过查看实时状态监控->实时功率曲线，查看实际功率曲线是否正常显示。

6.5测风塔数据接入
测风塔数据接入可通过查看测风塔风速曲线来判断是否正常。

主要关注风速预报，风速预测的曲线大致为抛物线形状，否则视为异常。

在功率预测 WEB 系统查看“测风塔风速曲线”，预测风速和实测风速大致曲线相似如果出现较大差距或明显异常需要排查。

7巡回检查
7.1每天应对风功率预测系统柜设备至少巡回检查一次。

7.2检查的项目及内容
7.2.1各蓄电池接头，支持件应清洁完好。

7.2.2各蓄电池外壳完好，引线完好，安全阀正常，无溢液，外壳无膨胀。

7.2.3各导电连接处无打火、发热现象
7.2.4装置电源及电源模块是否正常
7.2.5柜内交互机、路由器、加密装置是否有异音或过热现象。

7.2.6网络接口是否插好或紧固，各信道指示灯是否正常，各引线是否有脱落或螺丝松动。

7.2.7柜内设备指示灯是否熄灭或不对应。

7.2.8装置内风扇是否运转正常。

7.3巡回检查中发现异常或故障,立即汇报值班负责人。

8故障处理。