风功率预测系统基础知识(精华版)
风功率预测系统
栖霞风电风功率预测系统介绍
考核系统介绍
杨学良
风电场风功率预测系统介绍
• 一、风功率预测系统介绍 • 二、风功率预测系统操作 • 三、风功率预测系统注意事项
一、风功率预测系统介绍
• 栖霞风电使用北京东润环能科技有限公司研发的风功率预测系统，该系统 主要采用两台服务器的冗余设计（互为备用），位于安全大区II区，通过若 干路由器、隔离装置及防火墙等设备接入调度通信系统。通过天气预报服 务器接收天气预报信息，经过反向隔离装置将文件传输至两台风功率预测 服务器，由风功率预测系统预测未来10天功率预测结果，另外风功率预测 系统接收综合通信系统相关数据，如实时功率、测风塔数据等进行展示， 并将天气预报及风功率预测等数据整理后上报山东省调度系统。
考核系统介绍
• 二、功率预测考核 • 功率预测分日前预测和实时预测两种方式。 • 1、日前预测 • 是指对次日0 时至24 时的风电功率预测预报，风电场每日中午12 点（风场 一般8点）前向电力调度机构提交次日0 时到24 时每15 分钟共96 个时间节 点风电有功功率预测数据和开机容量； • （1）风电场日前风电功率预测上报率按月进行统计、考核，上报率应达到 100%； • （2）风电场日前风功率预测准确率按月进行统计、考核，准确率应大于 （或等于） 80%；
• 风功率预测系统运行中会出现一系列问题，如数据传输、数据接收异常等， 如果不及时处理，容易造成考核。容易造成考核的如下几项： • 1、次日功率不上报：每天8点上报，可以通过上报管理和实时监控查看，不 上报容易造成日前上报率及准确率考核。
（1）天气预报文件长时间未接收，造成无法形成上报数据文件
处理：检查天气预报服务器外网连接是否正常，服务器是否死机，联系厂家 对侧天气预报文件是否正常下发。
风功率预测系统
上海交通大学风力发电研究中心
风功率预测系统功能设计标准
《风电场接入电网技术规定》 《风电功率预测系统功能规范》 《风电场风能资源测量方法》 《风电场风能资源评估方法》 《风电调度运行管理规范》 《风电场并网验收规范》 《风电场风能资源测量和评估技术规定》 《电工名词术语》 《继电保护和安全自动装置技术规程》 《电力工程电缆设计规范》 《继电保护设备信息接口配套标准》 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》
引自：风电功率预测功能规范
风功率预测系统功能规范
预测建模数据准备
➢ 风电场历史功率数据 ➢ 历史测风塔数据 ➢ 风电机组信息 ➢ 风电机组/风电场运行状态记录 ➢ 地形和粗糙度数据
风功率预测系统功能规范
数据采集与处理
➢ 数据采集范围
➢ 数据采集要求
➢ 数据的处理 • 所有数据存入数据库前应进行完整性及合理性检验，并对缺测和 异常数据进行补充和修正。 • 数据完整性检验应 • 缺测和异常数据处理
➢ 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0 时到24 时每1 5 分钟共96 个时间节点风电有功功率预测数据和开机容 量。
➢ 实时预报要求并网风电场按规定要求每15 分钟滚动上报未来1 5 分钟至4 小时风咆功率预测数据和实时的风速等气象数据。
➢ 风电场功率预测系统提供的日预测曲线最大误差不超过25% ;实时预测误 差不超过15 % 。全天预测结果的均方根误差应小子20% 。
风功率预测系统功能规范
性能要求
➢ 电网调度机构的风电功率预测系统应至少可扩容至200个风电场。 ➢ 风电功率预测单次计算时间应小于5min。 ➢ 单个风电场短期预测月均方根误差应小于20%，超短期预测第4h预测
风功率预测系统
风功率系统
国外风电场发电功率预测系统介绍
在风电功率预测技术研究方面，经过近20 年的发展，风电功率预测已获得了广泛的 应用，风电发达国家，如丹麦、德国、西班牙等均有运行中的风电功率预测系统。
德国太阳能技术研究所开发的风电管理系统（WPMS）是目前商业化运行较为 成熟的系统，目前该系统对于单个风电场的日前预报精度约为85%左右。丹麦RisØ 国家可 再生能源实验室与丹麦技术大学联合开发了Zephyr，目前丹麦所有电网公司均采用了该预 测系统。此外，美国、西班牙、英国、法国、爱尔兰等风电发展较快的欧美国家纷纷开始 开发和应用风电功率预测系统，其中较为成熟的产品还有美国True Wind Solutions 公司开 发的E-Wind，法国Ecole des Minesde Paris 公司开发的AWPPS，西班牙马德里卡尔洛斯 第三大学开发的SIPREóLco以及爱尔兰国立科克大学与丹麦DMI 联合开发的HIRPOM。
辽宁力迅风电控制系统有限公司风功率预测系统 兆方美迪风电功率预报系统 黑龙江大唐晨光依兰风电场
上海交通大学风力发电研究中心
风功率预测系统功能设计标准
《风电场接入电网技术规定》 《风电功率预测系统功能规范》 《风电场风能资源测量方法》 《风电场风能资源评估方法》 《风电调度运行管理规范》 《风电场并网验收规范》 《风电场风能资源测量和评估技术规定》 《电工名词术语》 《继电保护和安全自动装置技术规程》 《电力工程电缆设计规范》 《继电保护设备信息接口配套标准》 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》
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0 时到24 时每1 5 分钟共96 个时间节点风电有功功率预测数据和开机容 量。
风电功率预测系统
9风功率预测系统：9.1概况：本风场采用的是北京博雅智恒新能源科技有限公司产品。
1)系统架构如下图所示：风电功率预测系统需要配置两台服务器，数据服务器与应用服务器，数据服务器用于接收实时测风塔数据、数值天气预报数据；应用服务器用于安装预测系统主程序，接收实时功率数据，并向调度上传预测结果。
同时，为保障系统的安全性，同时满足电网对风电安全性要求，对从外网接受的数值天气预报数据需加装方向网络隔离装置，以保证系统的安全性。
风电功率预测综合管理系统拓扑图2)预测系统采用B/S模式,用户登录系统不需要安装其它软件，在系统所在网段任何一台电脑的浏览器上输入以下链接：http://ipAddress:port/WindPower系统初始登陆账号：f初始登陆密码：f注意：如果两人同时使用同一用户名登录，系统将自动注销先登录的用户。
系统用户目前分为二个等级：(1).超级管理员超级管理员具有所有模块的操作使用功能。
(2).普通用户普通用户具备浏览功能，相比较超级管理员用户，普通用户没有系统管理模块的操作权限。
系统中只保留一个超级管理员账户（admin），普通用户由超级管理员统一创建和管理，以免发生混乱和越权操作。
9.2 系统软件主要计算功能(1)可以对单独风电场或特定区域的集群预测。
(2)系统目前能够预测风电场次日0 时至24 时的96 点出力曲线，时间分辨率为15 分钟。
当数值天气预报的时间长度超过24 小时的时候，可以预测超过48 小时的出力曲线。
(3)系统能够设置每日预测的时间及次数,具备手动启动预测和自动定时预测两种预测方式。
(4)考虑到出力受限和风机故障对风电场发电能力的影响，可进行限电和风机故障等特殊情况下的功率预测, 同样支持不断扩建中的风电场的功率预测。
(5)系统可对预测结果进行误差统计，可统计任意时间段内的系统预测指标。
(6)系统可生成一段时间内的风速玫瑰图及风廓线。
9.3风功率预测系统基本应用操作预测系统分为实时状态监测、气象信息展示、报表统计、系统管理共四个应用模块，每个应用模块又根据应用包含了若干个具体操作的子模块。
功率预测系统
短期风电功率预测
什么是短期风电功率预测? 当日预报：未来 72小时的风电场并网功率预测曲线。每 15 分钟一 个预报点，每天滚动预报一次。
超短期风功率预测
什么是超短期风电功率预测? 当前时刻预报： 从预报时刻至未 来 4 小时，电场并网功率预测曲线。 每 15 分钟一个预报点， 每15 分 钟滚动预报一次。
数据上报
短期上报
如果当前时间超过7:30，取当天上报 成功数据，否则取昨天上报数据，成 功数据条数>=3则正常，反之报警
超短期上报
取前一个15分
钟的上报成功
数据，如果有 理论功率上报
正常，反之报 如果当前时间超过
警
8:00，取当天上报成
功数据，否则取昨天
上报数据，成功数据
链路一：上报省调水新处 链路二：上报省调自动化
安全防护
进行网络隔离，规定 数据单向传输，过滤 并筛查数据。
服务器
运行风电功率预测模块，根据建立的 预测模型，基于采集的数值天气预报， 采用物理和统计相结合的预测方法， 并结合目前风电场风机的实时运行工 况对单台风机及整个风电场的出力情 况进行短期预测和超短期预测
3
功能篇
数据上报 实时监测
数据统计 预报
实时监测
测风塔实况
1#，2#测风塔实施数据， 10m，30m，50m，70m， 90m不同层高的风向、风 速，气温气压等的实时数据
全站、机头功率
全站功率以及150台所有机 组的单个机组功率均可采集 到，并可以Excle导出。
风廓图、风向玫瑰图
风廓图记录各层高一段时间 内的风速平均值 风向玫瑰图记录一段时间内 我厂的风向情况
风电功率预测的核心价值
核心价值
风功率预测系统
风功率预测系统1) 提高电网稳定性、增加电网消纳风电能力风电发电具有间歇性、随机性和波动性，由此给电网的安全运行带来了一系列问题，电网调度部门传统的做法只能采取拉闸限电这样的无奈之举。
随着风力发电占电网电源结构比重的增加，风功率预测系统变得尤为重要，风功率预测越准，风电并网给电网的安全运行带来的影响就越小，就能够有效的帮助电网调度部门做好各类电源的调度计划；2) 帮助风电场减少由于限电带来的经济损失，提高风电场运营管理效率风功率预测越准，电网就会减少风电限电，由此大大提高了电网消纳风电的能力，进而减少了由于限电给风电业主带来的经济损失，增加了风电场投资回报率。
我公司的高精度的风功率预测，可为业主提供长达7天的短期功率预测及风资源预测，从而可以帮助风电场生产计划人员合理安排风电场的运行方式，例如在无风期或小风期进行风机的检修和维护，减少弃风，提高风电场经济效益。
根据统计，若风机的检修安排时间合理，年发电量可以提高2%，按照100MW风场计，仅此一项就为风电场业主节约成本约200万元/年。
北京国能日新系统控制技术有限公司主要业务包括系统集成、运维服务、电网自动化系统、配网自动化系统、厂站自动化系统、自动电能量计量系统、以及新一代基于PI实时数据平台的发电集团的实时数据中心系统、调度中心整体解决方案等，并提供各类项目实施的技术支持与技术服务、以及承担各项项目的工程化实施等。
其中，自主研发产品有：“风电场风能预报暨智能管理系统”、“XY2900风电场风资源实时采集及传输系统”、“虚拟测风塔”、“风电场运行综合管理系统”、“风能有效利用综合管理系统”、“城市燃气负荷预测系统”、自动电压控制装置（AVC）、自动发电控制(AGC）等。
公司代理产品有：加拿大EVANS控制台产品等。
预测准确度高。
风功率预测 标准
风功率预测标准摘要：一、风功率预测简介1.风功率预测的定义2.风功率预测的重要性二、风功率预测标准的发展1.我国风功率预测标准的发展历程2.我国风功率预测标准的主要内容三、风功率预测标准的重要性1.对风电行业发展的影响2.对风电场运营效益的影响四、国际风功率预测标准的发展1.国际风功率预测标准的发展趋势2.我国与国际标准的差异及原因分析五、我国风功率预测标准的发展方向1.提高预测准确性的方法2.加强国际交流与合作正文：风功率预测是指根据气象数据和风电场实际运行情况，预测未来一段时间内的风能发电量。
风功率预测在风电行业具有重要的意义，对于风电场的调度、电力系统的运行以及风电产业的可持续发展都有着关键的影响。
我国风功率预测标准经历了从无到有、逐步完善的过程。
随着风电产业的快速发展，风功率预测技术的应用越来越广泛，我国相关部门也制定了一系列风功率预测标准。
目前，我国风功率预测标准主要包括数据采集与处理、预测模型及评估等方面。
风功率预测标准对风电行业的发展具有深远的影响。
首先，标准的制定和实施为风电场提供了统一的预测方法和技术要求，有利于提高风电场的运行效益。
其次，风功率预测标准的不断完善，有助于推动风电技术的创新和发展。
此外，标准还有利于促进风电产业的规范化、规模化发展。
在国际范围内，风功率预测标准也在不断发展和完善。
国际标准更注重预测方法的通用性和实用性，以适应不同国家和地区的实际需求。
与我国风功率预测标准相比，国际标准在预测模型、数据处理和评估方法等方面存在一定的差异。
这些差异主要是由于不同国家和地区的气象条件、风电产业发展水平以及技术特点所导致的。
风功率预测系统-技术资料
风功率预测系统-技术资料附件、技术建议书1、系统概述1.1什么是风电功率预测风电场功率预测是指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、功率或数值天⽓预报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，得到风电场未来的输出功率，预测时间尺度包括短期预测和超短期预测。
随着风电并⽹规模的不断增加，风电对电⼒系统的影响也越来越显著，⽽我国风能资源丰富的地区⼀般⼈⼝稀少，负荷量⼩，电⽹结构相对薄弱。
由于风能的随机性、间歇性特点，对电⽹的运⾏调度的带来困难，影响了电⽹的安全稳定运⾏，并成为了制约风电⼤规模接⼊的关键技术问题。
1.2风电功率预测的核⼼价值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，有必要建设⼀套风电‘功率预测’系统，对风电场出⼒变化趋势进⾏准确预测，对风电场的运⾏情况进⾏监视，并在上述基础上实现对风电场的⾃动发电控制（AGC）和⾃动电压控制（AVC），最终达到风⼒发电可预测、风电并⽹可调控⽬标。
风⼒发电代表着未来能源发展的趋势，但其输出功率的波动性和不确定性会对电⽹的安全稳定运⾏带来影响；国外经验表明，对风⼒发电的输出功率进⾏预测是缓解电⽹调峰、调频压⼒、降低电⼒系统备⽤容量以提⾼电⽹接纳能⼒的有效⼿段；通过实施风电功率预测系统，还可以达到以下作⽤：降低电⼒系统旋转备⽤容量、提⾼系统运⾏经济性；改善电⼒系统调峰能⼒，增加风电并⽹容量，提⾼风能利⽤率；优化风电场运营管理⽔平，合理安排检修计划，改善风电运⾏企业的经济效益。
2、系统设计依据2.1设计标准《风电场接⼊电⽹技术规定》《风电功率预测系统功能规范》《风电场风能资源测量⽅法》《风电场风能资源评估⽅法》《风电调度运⾏管理规范》《风电场并⽹验收规范》《风电场风能资源测量和评估技术规定》《电⼯名词术语》《继电保护和安全⾃动装置技术规程》《电⼒⼯程电缆设计规范》《继电保护设备信息接⼝配套标准》《国家电⽹公司⼗⼋项电⽹重⼤反事故措施》2.2设计原则先进性采⽤先进的系统架构体系和⽹络通讯技术设备，做到配置和技术应⽤的先进；经济、实⽤性系统以实⽤性为原则，充分利⽤现代化信息技术、通讯技术，在系统整体设计、硬件软件选型时结合企业现有系统实际情况，确定了合理、⾼性价⽐的建设⽅案；开放、可扩展性软件、硬件平台均采⽤模块化设计与开发，具有良好的可扩充、扩展能⼒，能够⾮常⽅便地进⾏系统升级和更新，以适应今后业务的不断发展，并提供与调度和其它系统的数据接⼝；可移植性系统⽀持linux/unix与Windows的跨平台技术，可运⾏于各类平台，具有很好的可移植性。
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风功率预测系统基础知识(精华版)风功率预测系统
XXX
一、风功率预测的目的和意义
1.通过风电功率预测系统的预测结果，电网调度部门可以合理安排发电计
划，减少系统的旋转备用容量，提高电网运行的经济性。
2.提前预测风电功率的波动，合理安排运行方式和应对措施，提高电网的
安全性和可靠性。
3.对风电进行有效调度和科学管理，提高电网接纳风电的能力。
4.指导风电场的消缺和计划检修，提高风电场运行的经济性。
5.应相关政策要求。
二、设备要求
提供的设备应满足《风电功率预测系统功能规范》中所提出的各项要求。
XXX
三、风功率预测的方法
风电机组或风电功率曲线
先预测风速
1、按预测的物理量分类
预测输出功率
XXX
电
功
率
预
测
2、按数学模型分类
3、按输入数据分类
4、按时间尺度分类
直接预测输出功率
持续预测方法
ARMA模型（差分自回归移动平均模型，多用在随机时间序列法）
XXX滤波：用之实现风速预测，适用于在线风速预测。
智能方法，如人工神经网络（ANN）等。
ANN具有并行处理、分布式存储与容错性等特性。
具有自研究、自组织和自适应本领，能够实现联想记忆、非线性映射、分类与识
不采用数据天气预报数据（基于时间序列）
物理方法：基于风速的方法，枢纽有精确的物理模
采用数据天气预报统计方法：基于功率预测的方法。
常用基于时间序列方法及基于人工智能算法。
需分析输出功率与气象信息之间关系，建立准确数学模型。
目前多采综合方法（现在多用）超短期预测：未来
0~4h的风电输出功率，分辨率≤15min。
如东润的WPFS短期预测：至少预测未来3d的功率，分辨率≤15min。
如东润的XXX：基于人工神经网络的统计方法模型、基于解析法和计算流体力学（CFD）
XXX
四、设备介绍
可能涉及到的设备：
以下出自XXX的FR3000F系统
数据收罗服务器：
运行数据采集软件，与风电场侧风电综合通信管理终端通信采集风机、测风塔、风电场功率、数值天气预报、风电场本地风电功率预测结果等数据。
数据库服务器：
用于数据的处理、统计分析和存储，为保证数据可靠存储，配置了磁盘阵列。
应用工作站完成体系的建模、图形生成显示、报表制作打印等应勤奋能。
风电功率预测服务器：
运行风电功率预测模块，根据建立的预测模型，基于采集的数值天气预报，采用物理和统计相结合的预测方法，并结合目前风电场风机的实时运行工况对单台风机及整个风电场的出力情况进行短期预测和超短期预测。
数据接口服务器：
负责从XXX获得数值天气预报，为保证网络安全在网络边界处配置反向物理隔离设备。
同时向SCADA/EMS体系传送风电功率预测的结果。
XXX：
测风塔测量数据（实时气象数据）是用来进行超短期功率预测的。
测风塔有两种类型，一是实体测风塔，一是虚拟测风塔。
一个风塔造价占系统的的20~30%左右。
实体测风塔：变革频繁的自然条件和复杂的地形地貌给预测体系增加了艰巨，实体测风塔的安装台数应根据风场的实际地理条件等情况进行安装，以保障预测的准确性。
实体测风塔
应安装在风场5km范围内，通过GPRS大概光纤收罗风塔的及时气象数据。
XXX
虚拟测风塔：是加装一些装置，直接收罗风场风机上预测的风速、风向数据进行预测，它不需要在户外安装实体风塔，没有户外的维护工作。
气象数据：
数值天气预报，短期预测时需要用到。
一般需要和气象局合作，可能存在两种情况：我方去找XXX，购买他们（一家）的数据；设备厂家已直接和相关的气象局（多家）合作，我方购买他们的服务。
我方都需要提供互联网服务。
五、风功率预测体系设备
以下所列为普遍用到的设备，各个厂家会有不能
1、预测体系硬件设备
1）体系服务器2）数据库服务器3）PC工作站4）网络交换机及网络通讯附件5）物理隔离装置6）机柜与附件等2、预测体系软件局部
1）预测系统软件平台2）短期预测软件3）超短期预测软件4）通信接口开发软件等
3、自动遥测站（即测风塔，包括其数据采集、传输）
1）数据采集器2）数字适配器3）模拟适配器4）电源稳压器5）GPRS通信终端6）机箱7）蓄电池8）太阳能板9）超声波测风计10）气压计11）温湿度计12）防辐射通气罩13）安装配件14）中心站接收软件15）数据存储
XXX
风电场侧典型应用方案
电网调度侧典型应用方案
六、风功率预测厂家
1、XXX推出《风电功率预测体系WPFS Ver1.0》
XXX
2、XXX大研发成功风电功率预测系统
3、XXX研发的风电场功率预测体系稳定运转满一年XXX
4、XXX。
目前风电预测系统市场占有率最大的是国家电网下属的XXX
5、XXX
6、国能日新
7、XXX（FR3000F）
8、XXX（上海）有限公司等。
注：一家之言，XXX，该公司曾表示，自己出售的系统采用的所有参数获得了电网公司的认可，如果用国内其他企业的产品，会存在参数不兼容的后果。
据该公司销售人员介绍，一套设备售价100万元。
七、风功率预测体系规范
见《风电功率预测系统功能规范》
附：系统能够按照风机的运行工况（有时因某种原因会调整风机出力或单台风机故障停机），实时调整对应单台风机的输出功率预测。
注：小我意见
尽量能够树立不需要树立风塔的体系，因为一个风塔的造价不低，后期的维护本钱增加，且根据我场运转的情况来看，我场可能最少需要树立两个及以上的风塔才能达到误差不大于20%的要求。
尽量能够树立不需要树立风塔的体系，因为一个风塔的造价不低，后期的维护本钱增加，且根据我场运转的情况来看，我场可能最少需要树立两个及以上的风塔才能达到误差不大于20%的要求。