风电场风电功率预测模型与 应用分析

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1、东南大学工程硕士学位论文4第二章风电功率预测模型的研究2．1风电功率预测方法综述按照不同的分类标准，可以对预测方法进行分类。根据预测的时间尺度可分为超短期预测、短期(日前)预测、中长期预测。超短期预测一般预报时效为0—4小时，主要采用数理统计方法、物理统计综合方法，用于修正日前计划曲线；日前预测预报时效一般0-60小时，以数值天气预报方法为主，主要用于电力系统的经济调度和功率平衡、日前计划制定、电力市场交易等；中长期预测主要用于发电量预测，系统检修安排纠翻。根据预测的物理量可以分为两类，第一类为直接预测风电场的输出功率，称为直接预测法；第二类为实时采集

2、风电场测风数据，预测风电场风速，然后根据风电机组或风电场的实际功率曲线得到风电场的预测出力，称为间接预测法【211。根据预测系统输入数据也可分为两类，一类不采用数值天气预报的数据，主要依赖测风塔实时及历史测风数据；一类采用数值天气预报的数据，主要包括数值预报中间产品及预测结果。见图2-1。从建模的观点来看，不同时间尺度是有本质区别的，对于日内预测，因其变化主要有大气条件的持续性决定，可以采用数理统计方法，对风电场测风塔数据进行时间序列分析，也可以采用数值天气预报方法和物理统计综合方法【71。对于日前预测，必须要使用数值天气预报方法才能满足预测需求，单纯

3、依赖测风时间序列外推，不能保证预测精度1371。东南大学工程硕士学位论文按时间尺度分类，日内预测．j日前预测l中长期预测r直接预测输出功率按预测的物理量分类．Jl采集风场风况，预测风速，再预测输出功率按输入数据分类图2—1风电功率预测方法分类充分考虑了风机布局、阵列、地形、地表粗糙度等信息，采用物理方程进行预测的方法称为物理方法；根据历史测风、功率数据进行统计分析，找出其内在规律并用于预测的方法称之为统计方法；将物理方法和统计方法相结合，则称之为综合法。(1)风电场出力预测的统计方法根据风电场测风塔的历史资料和功率资料进行分析，采用BP神经网络、时间序

4、列、支持向量机等方法，对历史天气进行天气分型，建立对应的天气预测模型，进而预测风电出力。(2)风电场出力预测的物理方法根据精细化数值天气预报模式得到高时空分辨率的定时、定点、定量的数值天气预报模式风力预测输出结果，同时根据风电场风机运行实际情况，综合考虑各种风机发电影响因素，建立出力预测物理模型，进行风电场出力预测。(3)风电场出力预测的综合方法根据测风塔多年历史资料(至少需要一年)和对应时期的天气数值预报中间产品，比如不同高度层的气压场、涡度场、湿度场等，建立统计对应的关系，得出风力预测统计、物理相结合模型。预报时，将筛选出的对应关系较好的数值预报中

5、间产品与测风塔实时资料做为输入一一嗽撇时奉方<耀耠，物综馓厂。L预报值预数值用数采用不采厂●●●，C、●L第二章风电功率预测模型的研究端，经风力预测模型计算，得到风力预测结果。见图2-2。图2—2风电场功率的出力预测的综合方法流程图优点：以测风塔数据为主源数据，收集气象部门的资料为补充。缺点：1、气象部门资料获取的难度大，费用高；2、预报时效不长，预报空间分辨率和时间分辨率较低。物理方法、统计方法和综合方法各有利弊。物理方法不需要大量的测量数据，但需要对风电场本身的特有属性及大气环境的物理特性进行较精确的数学描绘，这些方程求解困难，所需资料海量，计算量

6、大，计算时间长。统计方法不需要求解物理方程，计算速度快，但需要大量的历史和实测数据，我国目前已建有风电场微功耗实时气象数据采集系统，可满足风电功率预测的需要。综合方法需要数值天气预报的中间产品和测风塔数据，其预报时效偏短，是预报方法研究的一种尝试181。综上所述，根据风电场风机运行状态及所处地域的地貌地形等物理数据，利用风电场输出功率历史数据、风电场历史测风数据、数值天气预报，通过统计方法或物理与统计相结合的方法可以组建风电场的预测模型嘲。以数值天气预报系统的数据作为所建模型的输入数据，预测各风电场次日风电出力【241。2．2数值天气预报简介数值天气预

7、报numericalweatherprediction是指根据大气实际情况，在一定的初值和边值条件下，通过大型计算机作数值计算，求解描写天气演变过程的流体力学和东南大学工程硕士学位论文热力学的方程组，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。目前，全世界已有许多国家和地区把数值天气预报作为制作日常预报的主要方法【10l。就预报项目来说，已包含有气压、温度、湿度、风、云和降水量；就范围来说，己从对流层有限区发展到包括平流层的半球和全球范围：就时效来说，除1～2天短期预报外，有的国家已开展了一个星期左右的中期预报。将针对风电专业领域的特殊需求而研发、

8、应用的数值天气预报方法称为风电专业数值天气预报，风电领域的特殊需求和特点主要为：1)更高的网格