風電調(diào)度自動化系統(tǒng)與風電預測體系

1、風電調(diào)度綜合平臺及風電預測體系內(nèi)蒙古電力調(diào)通中心調(diào)度處2011-08-04內(nèi)容提要v調(diào)度自動化系統(tǒng)簡介v風、風電機組、風電場的特點與控制v實現(xiàn)風電可控化的幾個步驟v風電預測方法簡介v風電預測體系目標v在保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，通過多種策略，使風電上網(wǎng)總電量最大化，充分發(fā)揮風電”綠色能源”的效用v正確處理風電與供電可靠性、風電與常規(guī)電源、風電與風電之間的矛盾v三公調(diào)度評價體系調(diào)度自動化系統(tǒng)簡介v自動化系統(tǒng)的構(gòu)成信息的采集與預處理（數(shù)值、狀態(tài)）數(shù)據(jù)傳輸信息的監(jiān)視、控制、分析v自動化系統(tǒng)的作用監(jiān)視、控制、分析調(diào)度自動化系統(tǒng)簡介v自動化系統(tǒng)發(fā)展的三個階段人工采集人工控制自動采集人工控制自動采集自

2、動控制風、風電機組的特點v波動性v隨機性v周期性321vACP風電場、大規(guī)模風電的特點v風電場內(nèi)部大量風機集中接入v同一風區(qū)的多個風電場匯集接入v多個風區(qū)之間相關(guān)性較小風電可控化要求v可預測：短期、中期、長期v可控制：AGC、AVCv可管理：風電計劃下發(fā)考核、風電調(diào)度平臺實現(xiàn)風電可控化的幾個步驟v風場風機情況的監(jiān)視迎風角v風電負荷預測與控制風電計劃、下令平臺v全網(wǎng)安全約束調(diào)度風機安全性：低電壓穿越、穩(wěn)定性、電壓安全供電可靠性、冬季供熱、備用機組風電調(diào)度綜合平臺建設(shè)計劃編制系統(tǒng)調(diào)度下令平臺風電預測系統(tǒng)風電AVC風電AGC風電監(jiān)控評價管理系統(tǒng)風電調(diào)度綜合平臺風電負荷預測方法簡介風電負荷預測方法通過

3、歷史功率數(shù)據(jù)直接預測通過預測風速間接預測數(shù)值統(tǒng)計預測方法物理分析方法持續(xù)預測法卡爾曼濾波法隨機時間序列法（ARMA）人工神經(jīng)網(wǎng)絡法(ANN)模糊邏輯法空間相關(guān)性法數(shù)值天氣預報方法隨機時間序列法人工神經(jīng)網(wǎng)絡法1.ARMA2.3.4. 風電機組或風電場功率曲線先預測風速預測輸出功率按預測的物理量分類直接預測輸出功率持續(xù)預測方法風模型按數(shù)學模型分類電卡爾曼濾波功智能方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡等率不采用數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)預物理方法測按輸入數(shù)據(jù)分類采用數(shù)值天氣預報 統(tǒng)計方法綜合方法超短期預測按時間尺度分類短期預測風電負荷預測方法按時間分類v超短期預測(幾分鐘)：在這一時間尺度內(nèi)的波動對風電機組的控制有一定的影響；v

4、短期預測(幾小時)：這個時間尺度內(nèi)的波動對風電并網(wǎng)和電網(wǎng)ACE調(diào)整有一定影響；v中期預測（幾十小時到幾天）：這個時間尺度內(nèi)的波動對電網(wǎng)內(nèi)機組啟停機安排有重要影響；v中長期預測(數(shù)周或數(shù)月)：這一時間尺度內(nèi)的波動與風電場或電網(wǎng)的檢修計劃以及風電資源評估有關(guān)風電負荷預測方法按原理分類v數(shù)值預測方法v物理預測方法風電數(shù)值預測方法v持續(xù)預測法：認為風速預測值等于最近幾個風速歷史值的滑動平均值。通常，只是簡單地把最近一點的風速觀測值作為下一點的風速預測值。該模型的預測誤差較大，且預測結(jié)果不穩(wěn)定。v卡爾曼濾波法：把風速作為狀態(tài)變量建立狀態(tài)空間模型，用卡爾曼濾波算法實現(xiàn)風速預測。這種算法在假定噪聲的統(tǒng)計特性

5、已知的情況下得出，事實上估計噪聲的統(tǒng)計特性是該方法應用的難點所在。此算法適用于在線風速預測。風電數(shù)值預測方法v隨機時間序列法（ARMA）：隨機時間序列法利用大量的歷史數(shù)據(jù)來建模，經(jīng)過模型識別、參數(shù)估計、模型檢驗來確定一個能夠描述所研究時間序列的數(shù)學模型，進而推導出預測模型達到預報的目的。目前，該方法只需知道風電場的單一風速或功率時間序列即可建立模型預測，并且可以達到較好的預測效果。該方法使用最多的是累積式自回歸-滑動平均模型。風電數(shù)值預測方法v模糊邏輯法：應用模糊邏輯和預報人員的專業(yè)知識將數(shù)據(jù)和語言形成模糊規(guī)則庫，然后選用一個線性模型逼近非線性動態(tài)變化的風速。通常模糊預測法要與其他方法配合使用

6、，例如將模糊與遺傳算法相結(jié)合，進行短期風速預測。風電數(shù)值預測方法v人工神經(jīng)網(wǎng)絡法：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)旨在模仿人腦結(jié)構(gòu)及其功能，由大量簡單處理元件以某種拓撲結(jié)構(gòu)大規(guī)模連接而成，風電負荷物理預測方法v空間相關(guān)性法（Spatial Correlation）：該方法需要考慮風電場以及與之相近幾個地點的多組風速數(shù)據(jù)，運用幾個地點風速之間的空間相關(guān)性，進行風速預測。風電場本地以及各個遠程測速站測得的實時風速數(shù)據(jù)經(jīng)中心計算機處理，利用風電場與各個測速站處風速之間的空間相關(guān)性，對風電場的風速進行預測。該方法對原始數(shù)據(jù)收集量很大，但由于預測過程中考慮的因素增多，所以預測效果較好。風電負荷物理預測方法v數(shù)值天

7、氣預報方法（numerical weather prediction）：數(shù)值天氣預報是根據(jù)大氣實際情況，在一定的初值和邊值條件下，通過大型計算機作數(shù)值計算，求解描寫天氣演變過程的流體力學和熱力學的方程組，預測未來一定時段的大氣運動狀態(tài)和天氣現(xiàn)象的方法。 基于NWP的風電負荷預測基于NWP的風電負荷預測基于NWP的風電負荷預測基于NWP的風電負荷預測從氣象部門獲得風電場數(shù)值天氣預報（NWP）數(shù)據(jù)將NWP高空、大維度風速數(shù)據(jù)折算至單臺風機坐標輪轂高度處滾動修正單臺風機的風速功率曲線采集風電場實時運行信息風電場運行歷史數(shù)據(jù)得到未來48小時的風電場功率預測結(jié)果采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡對未來1小時的風電場預測功率滾動修正風機風速功率曲線修正風力發(fā)電負荷預測體系建設(shè)v多個層次全網(wǎng)、局部、研究層面v多個方法數(shù)值方法、物理方法、極限天氣v多個角度風機控制策略、儲能技術(shù)的研究風力發(fā)電負荷預測體系建設(shè)v不確定性向一定程度的確定性轉(zhuǎn)變v新能源向常規(guī)能源的轉(zhuǎn)變v分布式電源向主力電源的轉(zhuǎn)變功率總加清華大學預測值中國電科院預測值風電主站預測值京能輝騰錫勒風電場京能輝騰錫勒風電場10-03