风功率预测对风电场的重要意义

风功率预测对风电场的重要意义

风功率预测就是以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型,以风速、功率、数值天气预报等数据作为模型的输入,结合风电场机组的设备状态及运行工况,预测风电场未来的有功功率。

风功率预测系统对接入大量风电的电力系统运行有重要意义。电力系统就是一个复杂的动态系统,维持发电、输电、用电之间的功率平衡就是电网的责任。没有风电的电力系统,电网调度机构根据日负荷曲线可以制定发电计划,满足次日电力的需求。风电场输出功率具有波动性与间歇性,风电的大规模接入导致发电计划制定难度大大增加,风电给电力系统的调度运行带来巨大挑战。对风电场输出功率进行预测就是缓解电力系统调峰、调频压力,提高风电接纳能力的有效手段之一,同时,风电场开发企业也可以利用风电预报选择风力较小的天气合理安排风电机组设备的检修,尽可能减少因风电机组检修无法发电带来的发电量损失。

一、风功率预测预报要求

电网调度部门对风电功率预测的基本要求有两个:一就是日预报,即次日零时至二十四时的预测预报,时间分辨为十五分钟。二就是实时预报,即自上报时刻起未来十五分钟至四小时的预测预报,时间分辨不小于十五分钟。

日预报要求并网风电场每日在规定时间前按规定要求向电网调度机构提交次日零时到二十四时每十五分钟共九十六个时间节点风电有功功率预测数据与开机容量。试试预报要求并网风电场按规定要求每十五分钟滚动上报未来十五分钟至四小时风电功率预测数据与实时的风速等气象数据。

二、影响风功率预测准确率因素

影响风电场风电功率预测准确率的因素有很多,其中数值天气预报的影响最大。数值天气预报预测的就是风速、风向、气温、气压等气象数据,就是风电场开展风电功率预测的基础与输入,能否得到准确的数值天气预报对风电功率预测准确率有很大影响。但就是,由于风的随机性、不确定性,再加上我国很多风电场都建在边远地区,地形差异较大,短时间会有风的快速变化,导致近地面的风速数值预报难度很大。我们都知道风功率与风速的三次方成正比,所以风速数值预报的准确性会直接影响风功率预测的准确率。

另外,风电功率预测方法也就是影响预测的准确率的关键因素。目前国内风功率预测方法主要有基于统计的方法与基于物理建模的方法。统计方法就是指不考虑风速变化的物理过程,而根据历史统计数据找出天气状况与风场出力的关系,然后根据实测数据与数值天气预报数据对风电场输出功率进行预测;物理方法就是指根据数值天气预报模式的风速、风向、气压、气温等气象要素预报值以及风电场周围等高线、粗糙度、障碍物等信息,采用微观气象学理论或计算流体力学的方法计算得到风电机组轮毂高度的风速、风向等气压信息,然后根据风电机组的功率曲线计算得到每台风电机组的测功率,再考虑风电机组间的尾流影响,最后对所有风电机组的预测功率求与得到风电场的预测功率。因统计方法与物理方法都对数据都有很高要求,如果数据本身不就是很完整,或者经过人为影响,或者得到的数据就是错误的,都会影响到风电功率预测结果的准确度。

三、风功率预测系统的定义

风电功率预测系统就是指以高精度数值气象预报为基础,搭建完备的数据库系统,利用各种通讯接口采集风电场集控与EMS数据,采用人工智能神经网络及数据挖掘算法对各个风电场进行建模,提供人性化的人机交互界面,对风电场进行功率预测,为风电场管理工作提供辅助手段。