FR3000F风电功率预测系统技术说明书

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1、FR3000F风电功率预测系统技术说明书北京中科伏瑞电气技术有限公司二〇一〇年九月目录1.系统开发背景12.系统技术特点13.系统典型应用方案23.1.电网调度侧典型应用方案23.2.风电场侧典型应用方案44.系统功能规范44.1.数据采集44.2.数据处理54.2.1.模拟量处理54.2.2.状态量处理64.2.3.不合理及缺测数据的处理64.3.数据存储64.4.风电场建模74.5.风电功率预测84.6.数据统计分析94.7.图形生成及显示94.8.报表管理104.9.数据接口115.系统性能指标115.1.系统容量指标

2、115.2.功率预测指标125.3.设备可靠性指标125.4.系统负荷率指标125.5.系统实时性指标12I1.系统开发背景在煤炭、石油等常规能源逐渐枯竭和严重环境问题的背景下，风力发电作为目前在可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电技术，日益得到国家的高度重视和大力扶持，在近几年获得了巨大的发展。随着风电的快速发展，大型风电场（单台风机容量达到2MW甚至更高容量，一般一个风电场安装数十台或上百台此种风机）的并网运行对电力系统的影响也越来越显著。此外我国风能资源丰富的地区一般人口稀少，负荷量小，电

3、网结构相对薄弱。风能所具有的随机性、间歇性和不可控性的特点以及在实际运行中多数风电具有的反调峰特性，使得难以预测风电场发电出力的变化趋势，造成电网运行调度的困难和复杂化，对电网的安全稳定运行造成了很大影响，这已经成为制约风电大规模接入的关键技术问题。为了能在保障电网安全稳定运行的前提下，尽可能规模化接纳风电，有必要在电网调度中心和风电场均建设风电功率预测系统，对风电场出力变化趋势进行准确预测，实现风水火电的联合优化、从而降低备用容量和运行成本，最终达到风电运行可控化的目标。风电功率预测在国外已有近二十年的发展历史，目前已有多

4、种商用的预测系统投入运行。但是我国风资源在地理分布上相对集中的特点，导致国外的成熟系统无法直接应用于我国的风电场，因此必须要开发适应我国风电场特点的具有自主知识产权的风电功率预测系统。FR3000F风电功率预测系统正是在上述背景下开发的，能够满足电网调度中心和风电场对短期功率预测（未来72小时）和超短期功率预测（未来4小时）的要求。它使用适合我国风电场特点的数值天气预报，采用了物理方法和统计方法相结合的预测方法，使用多种预测算法进行组合预测，提高了预测的精度并使预测模型具有良好的适应性。2.系统技术特点1)在预测方法上，采用

5、基于中尺度数值天气预报的物理方法和统计方法相结合的预测方法，在新建风电场缺少历史数据时可以使用物理方法预测，而在历史数据较完备时使用准确度较高的统计方法预测，因而可以满足不同情况下的预测要求，具有良好的适应性；121)在统计预测算法上，提供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从而得到最终预测值，权重的选择可以采用等权平均法、最小方差法。在采用最小方差法确定权重时，可使用最近

6、时间段数据计算权重系数。使用组合预测模型可以使预测模型具有更好的适应能力，提高风电功率预测的精度；2)针对风力发电随机性强、数据变化快的特点，为解决风电功率预测需要的风机信息的采集、存储和传输的问题，在风电场侧研发和部署了FR1风电综合通信管理终端，能够在满足电网调度机构要求的前提下，同时向风电场本地功率预测系统提供风机运行数据和数值天气预报等基础数据，这样可以充分利用现有设备资源，减少风电场设备配置，降低系统成本。FR1终端具有以下特点，可以充分满足风电功率预测的需要：a)在数据采集上，采用OPC技术实现风机信息采集，同时

7、为了能够为风电功率预测提供准确的历史基础数据，还提供了采样和存储历史数据的功能；b)在数据传输上，为了实现实时数据和历史数据的混合传送以及数值天气预报文件、风电功率预测结果上传下达的需要，在参考IEC60870-5系列规约的基础上制定了风电信息传输规约，应用在FR1终端与主站系统的通信上，并使用断点续传技术保证历史数据的准确性、完整性和可靠性。3)系统提供面向风机、风电场的各种监视画面如地理图、风机列表（矩阵）画面、趋势曲线、风速-功率曲线、风向玫瑰图、风频图以及预测值与实际值比对曲线、预测结果的误差统计等各种统计分析图表。

8、1.系统典型应用方案1.1.电网调度侧典型应用方案电网调度侧典型应用方案如下图所示：12电网调度侧系统由数据采集服务器、数据库服务器、磁盘阵列、功率预测服务器、应用工作站、数据接口服务器、网络打印机等设备构成，上述设备均连接到网络交换机构成局域网络，数据接口服务器通过反向物理隔离设备与气象