風電功率預測系統(tǒng)功能規(guī)范

1、風電功率預測系統(tǒng)功能規(guī)范LT風電功率預測系統(tǒng)功能規(guī)范（試行）國家電網(wǎng)公司調(diào)度通信中心目 次前言 I 錯誤!未定義書簽。范圍1術語和定義1數(shù)據(jù)準備2數(shù)據(jù)采集與處理4風電功率預測8統(tǒng)計分析10界面要求11安全防護要求13系統(tǒng)輸出接口14性能要求15附錄 A誤差計算方法161I1 PAGE * ROMAN II前言為了規(guī)范風電調(diào)度技術支持系統(tǒng)的研發(fā)、建設及應用，特制訂風電功率預測系統(tǒng)功能規(guī)范。本規(guī)范制訂時參考了調(diào)度自動化系統(tǒng)相關國家標準、行業(yè)標準和國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準。 制訂過程中多次召集國家電網(wǎng)公司科研和生產(chǎn) 單位的專家共同討論，廣泛征求意見。本規(guī)范規(guī)定了風電功率預測系統(tǒng)的功能，主要包括預測時間尺

2、度、信息要求、功率預測、統(tǒng)計分析、界面要求、安全防護、接口要求及性能指標等。本規(guī)范由國家電網(wǎng)公司國家電力調(diào)度通信中心提出并負責解釋；本規(guī)范主要起草單位：中國電力科學研究院、吉林省電力有限公司。本規(guī)范主要起草人：劉純、裴哲義、王勃、董存、石永剛、范國英、郭雷。 PAGE 16風電功率預測系統(tǒng)功能規(guī)范范圍本規(guī)范規(guī)定了風電功率預測系統(tǒng)的功 能，主要包括預測時間尺度、數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)采集與處理、功率預測、統(tǒng)計分析、界面要求、安全防護、接口要求及性能指標等。本規(guī)范用于指導電網(wǎng)調(diào)度機構和風電場的風電功率預測系統(tǒng)的研發(fā)、建設和應用管理。本規(guī)定的適用于國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)的各級電網(wǎng)調(diào)度機構和風電場。2術語和定

3、義風電場 Wind Farm由一批風電機組或風電機組群組成的發(fā)電站。數(shù) 值 天 氣 預 報NumericalWeather Prediction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。風電功率預測 Wind Power Forecasting以風電場的歷史功率、歷史風速、地形地貌、數(shù)值天氣預報、風電機組運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立風電場輸出功率的預測模型，以風速、功率或數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)作為模型的輸入，結合風電場機組的設備狀態(tài)及運行工況，得到風電場未來的輸出功率；預測時間尺度包括短

4、期預測和超短期預 測。短期風電功率預測 Short term Wind Power Forecasting未來 3 天內(nèi)的風電輸出功率預測，時間分辨率不小于 15min。超短期風電功率預測ultra-shortterm Wind Power Forecasting0h4h 的風電輸出功率預測，時間分辨率不小于 15min。數(shù)據(jù)準備風電功率預測系統(tǒng)建模使用的數(shù)據(jù)應包括風電場歷史功率數(shù)據(jù)、歷史測風塔數(shù)據(jù)、歷史數(shù)值天氣預報、風電機組信息、風電機組及風電場運行狀態(tài)、地形地貌等數(shù)據(jù)。風電場歷史功率數(shù)據(jù)風電場的歷史功率數(shù)據(jù)應不少于 1a，時間分辨率應不小于 5min。歷史測風塔數(shù)據(jù)測風塔位置應在風電場 5

5、km 范圍內(nèi)；應至少包括 10m、70m 及以上高程的風速和風向以及氣溫、氣壓等信息；數(shù)據(jù)的時間分辨率應不小于 10min。歷史數(shù)值天氣預報歷史數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)應與歷史功率數(shù)據(jù)相對應，時間分辨率應為15min，應包括至少三個不同層高的風速和風向以及氣溫、氣壓、濕度等參數(shù)。風電機組信息風電機組信息應包括機組類型、單機容量、輪轂高度、葉輪直徑、功率曲線，并網(wǎng)時間、位置（經(jīng)、緯度）等。風電機組及風電場運行狀態(tài)風電機組及風電場運行狀態(tài)數(shù)據(jù)應包括風電機組故障及人為停機記錄、風電場開機容量和限電記錄。地形地貌數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)應為 CAD 文件，包括對風電場區(qū)域內(nèi) 10km 范圍地勢變化的描述。地貌數(shù)據(jù)應通過實

6、地勘測或衛(wèi)星地圖獲 取，包括對風電場區(qū)域內(nèi) 20km 范圍內(nèi)粗糙度的描述。4數(shù)據(jù)采集與處理風電功率預測系統(tǒng)實時運行需要的數(shù)據(jù)應包括數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)、實時測風塔數(shù)據(jù)、實時輸出功率數(shù)據(jù)、風電機組及風電場運行狀態(tài)等。實時數(shù)據(jù)的采集所有數(shù)據(jù)的采集均可自動完成，并可通過手動方式錄入。數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)應能定時自動獲取。風電功率預測系統(tǒng)所用的實時氣象數(shù)據(jù)應滿足以下要求：測風塔位置應在風電場 5km 范圍內(nèi)且不受風電場尾流影響，宜在風電場主導風向的上風向；應至少包括 10m、70m 及以上高程的風速、風向、氣溫、氣壓等信息，時間分辨率應不小于 5min,風電場風電功率預測系統(tǒng)應通過 GPRS 或光纖采集測風塔

7、實時氣象信息，時間間隔不 大于 5min。；風電場應通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)向電網(wǎng)調(diào)度機構風電功率預測系統(tǒng)傳送風電場實時氣象數(shù)據(jù)，時間間隔不大于 5min。；風電場實時功率數(shù)據(jù)的采集頻率應小于5min，其中：電網(wǎng)調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應取自所在安全區(qū)的基礎數(shù)據(jù)平臺；風電場端風電功率預測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應取自風電場升壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)。風電機組狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集頻率應小于15min，其中：a） 電網(wǎng)調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)由風電場端風電功率預測系統(tǒng)獲取；b） 風電場端風電功率預測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應取自風電場計算機監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)的處理所有數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫前必須進行完整性及合理性檢驗，

8、并對缺測和異常數(shù)據(jù)進行修正。完整性檢驗數(shù)據(jù)數(shù)量應等于預期記錄的數(shù)據(jù)數(shù)量；數(shù)據(jù)的時間順序應符合預期的開始、結束時間，中間應連續(xù)。合理性檢驗應對功率、數(shù)值天氣預報、測風塔等數(shù)據(jù)進行越限檢驗，可手動設置限值范圍；應對功率的變化率進行檢驗，可手動設置變化率限值；應對功率的均值及標準差進行檢驗；應對測風塔不同層高數(shù)據(jù)進行相關性檢驗；應根據(jù)測風數(shù)據(jù)與功率數(shù)據(jù)的關系對數(shù)據(jù)進行相關性檢驗。不合理及缺測數(shù)據(jù)的處理缺測功率數(shù)據(jù)應以前后相鄰時刻的數(shù)據(jù)進行插補；大于裝機容量的功率應以裝機容量替代；小于零的功率應以零替代；其余不合理功率應以前一時刻功率替代；測風塔缺測及不合理數(shù)據(jù)以其余層高數(shù)據(jù)根據(jù)相關性原理進行修正；不

9、具備修正條件的以前后相鄰時刻的數(shù)據(jù)進行插補；數(shù)值天氣預報缺測及不合理數(shù)據(jù)應以前后相鄰時刻的數(shù)據(jù)進行插補 ；所有經(jīng)過修正的數(shù)據(jù)應以特殊標示記錄。所有缺測和異常數(shù)據(jù)均可由人工補錄或修正。數(shù)據(jù)的存儲應存儲系統(tǒng)運行期間所有時刻的數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)；應存儲系統(tǒng)運行期間所有時刻的功率數(shù)據(jù)、測風塔數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為 15min 平均數(shù)據(jù)；應存儲每次執(zhí)行的短期風電功率預測的所有預測結果；應存儲每 15min 滾動執(zhí)行的超短期風電功率預測的所有預測結果；預測曲線經(jīng)過人工修正后應存儲修正前后的所有預測結果；所有數(shù)據(jù)應至少保存 10a。5風電功率預測應根據(jù)風電場所處地理位置的氣候特征和風電場歷史數(shù)據(jù)情況，采用適當?shù)念A

10、測方法構建特定的預測模型進行風電場的功率預測，根據(jù)預測時間尺度的不同和實際應用的具體需求，宜采用多種方法及模型，預測的空間要求預測的最小單位為單個風電場。風電場端的風電功率預測系統(tǒng)能夠預測本風電場的輸出功率。電網(wǎng)調(diào)度端的風電功率預測系統(tǒng)應能夠預測單個風電場、局部控制區(qū)域和整個調(diào)度管轄區(qū)域的風電輸出功率。預測的時間要求短期風電功率預測應至少能夠預測風電場未來 3 天的風電輸出功率，時間分辨率為 15min。超短期風電功率預測能夠預測未來 0h4h的風電輸出功率，時間分辨率不小于 15min。系統(tǒng)啟動方式短期風電功率預測應能夠設置每日預測的啟動時間及次數(shù)。短期風電功率預測系統(tǒng)應支持自動啟動預測和手

11、動啟動預測。超短期預測應每 15min 自動預測一次，自動滾動執(zhí)行。其他要求應考慮出力受限、風電機組故障和機組檢修等非正常停機對風電場發(fā)電能力的影響，支持限電和風電機組故障等特殊情況下的功率預測。應考慮風電場裝機擴容對發(fā)電的影響，支持不斷擴建中的風電場的功率預測。對于風電功率預測系統(tǒng)預測得到的曲線， 可人工修正，人工修正應設置嚴格的權限管理。能夠?qū)︻A測曲線進行誤差估計，預測給定置信度的誤差范圍。統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計參與統(tǒng)計數(shù)據(jù)的時間范圍可任意選定；歷史功率數(shù)據(jù)統(tǒng)計應包括數(shù)據(jù)完整性統(tǒng)計、頻率分布統(tǒng)計、變化率統(tǒng)計等；歷史測風數(shù)據(jù)、數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)統(tǒng)計應包括完整性統(tǒng)計、風速頻率分布統(tǒng)計、風向頻率分布統(tǒng)計

12、等。風電場運行參數(shù)統(tǒng)計應包括發(fā)電量、有效發(fā)電時間、最大出力及其發(fā)生時間、同時率、利用小時數(shù)及平均負荷率等參數(shù)的統(tǒng)計，并支持自動生成指定格式的報表。相關性校驗能對歷史功率數(shù)據(jù)、測風數(shù)據(jù)和數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)進行相關性校驗，根據(jù)分析結果，給出數(shù)據(jù)的不確定性可能引入的誤差。誤差統(tǒng)計能對任意時間區(qū)間的預測結果進行誤差統(tǒng) 計，誤差指標應包括均方根誤差、平均絕對誤差率、相關性系數(shù)等，各指標的計算方法見附錄 A。誤差分析能根據(jù)誤差統(tǒng)計和相關性校驗的結果，判定誤差產(chǎn)生的原因。考核統(tǒng)計能對調(diào)度管轄范圍內(nèi)的各風電場上報的預測曲線進行誤差統(tǒng)計。界面要求展示界面應支持風電場（群）實時出力監(jiān)測，以地圖的形式顯示各風電場的分

13、布，地圖頁面應顯示風電場（群）的實時功率及預測功率，頁面更新周期不應超過 5min。應支持多個風電場出力的同步監(jiān)視，可同時顯示系統(tǒng)預測曲線、實際功率曲線及預測誤差帶；電網(wǎng)調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)還應能夠 同時顯示風電場上報預測曲線。實際功率曲線需實時更新，更新周期不應超過 5min。應支持不同時刻預測結果的同步顯示。應支持數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)與測風塔數(shù)據(jù)、實際功率與預測功率的對比，提供圖形、表格等多種可視化手段。應支持時間序列圖、風向玫瑰圖、風廓線以及氣溫、氣壓、濕度變化曲線等氣象圖表，對測風塔數(shù)據(jù)和數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)進行展示。操作界面應支持預測曲線的人工修改。應具備開機容量設置、調(diào)度限電設置及查

14、詢頁面。應支持異常數(shù)據(jù)定義的設置，支持異常數(shù)據(jù)以特殊標識顯示。應具備系統(tǒng)用戶添加和管理功能，支持用戶級別和權限設置，至少應包括系統(tǒng)管理員、運行操作人員、瀏覽用戶等不同級別的用戶權限。統(tǒng)計查詢界面應支持風電場基本信息的查詢，風電場基本信息應包括裝機容量、風電機組類型、風電機組臺數(shù)、接入變電站名稱、接入電壓等級以及開發(fā)商等。應支持多預測結果的誤差統(tǒng)計，提供表格、曲線、直方圖等多種展示手段。其他要求應具備系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視頁面，實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。所有的表格、曲線應同時支持打印輸出和電子表格輸出。安全防護要求電網(wǎng)調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)應運行于安全區(qū)或安全區(qū)，宜與發(fā)電計劃子系統(tǒng)運行于同一安全區(qū)。風

15、電場的風電功率預測系統(tǒng)應與調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)運行于同一安全區(qū)。按照電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定的要求，不同安全區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸應配置必要的安全隔離裝置。系統(tǒng)輸出接口電網(wǎng)調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)向基礎數(shù)據(jù)平臺提供次日 96 點單個風電場和區(qū)域風電功率預測數(shù)據(jù)；每 15min 提供一次未來 4h 單個風電場和區(qū)域風電功率預測數(shù)據(jù)，且時間分辨率 不小于 15min。風電場的風電功率預測系統(tǒng)應根據(jù)調(diào)度部門的要求向上級調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)上報次日 96 點風電功率預測曲線；每 15min 上報一次未來 4h 超短期預測曲線，時間分辨率不小于 15min。風電場的風電功率預測系統(tǒng)向上級調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)上報風電功率預測曲線時，同時上報與預測曲線相同時段的風電場預計開機容量和測風數(shù)據(jù)。風電場的風電功率預測系統(tǒng)應能夠向上級調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)實時上傳風電場測風塔的測風數(shù)據(jù)，時間分辨率不大于 5min。風電功率預測系統(tǒng)具備與其它經(jīng)過電網(wǎng)調(diào)度機構認定的預測算法的通用接口。性能要求電網(wǎng)調(diào)度機構的風電功率預測系統(tǒng)應至少可擴容至 200 個風電場。風電功率預測應不受風電場機組檢修和擴建限制，即風電場任何運行狀態(tài)皆可進行功率預測。風電功率預測模型計算時間應小于 5min。單個風電場短期預測月均方根誤差應小于20%。超短期預測第 4h 預測值月均方根誤差應小于