中国电科院风电功率预测系统
风电功率预测系统功能规范
风电功率预测系统功能规范（试行）国家电网公司调度通信中心目次前言 (III)1范围 (1)2术语和定义 (1)3数据准备 (2)4数据采集与处理 (3)5风电功率预测 (5)6统计分析 (6)7界面要求 (7)8安全防护要求 (8)9系统输出接口 (8)10性能要求 (9)附录A 误差计算方法 (10)前言为了规范风电调度技术支持系统的研发、建设及应用，特制订风电功率预测系统功能规范。
本规范制订时参考了调度自动化系统相关国家标准、行业标准和国家电网公司企业标准。
制订过程中多次召集国家电网公司科研和生产单位的专家共同讨论，广泛征求意见。
本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、信息要求、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。
本规范由国家电网公司国家电力调度通信中心提出并负责解释；本规范主要起草单位：中国电力科学研究院、吉林省电力有限公司。
本规范主要起草人：刘纯、裴哲义、王勃、董存、石永刚、范国英、郭雷。
风电功率预测系统功能规范1范围1.1本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、数据准备、数据采集与处理、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。
1.2本规范用于指导电网调度机构和风电场的风电功率预测系统的研发、建设和应用管理。
本规定的适用于国家电网公司经营区域内的各级电网调度机构和风电场。
2术语和定义2.1 风电场Wind Farm由一批风电机组或风电机组群组成的发电站。
2.2 数值天气预报Numerical Weather Prediction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。
2.3 风电功率预测Wind Power Forecasting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。
风电功率预测系统功能要求规范
风电功率预测系统功能规范（试行）国家电网公司调度通信中心目次前言 (III)1范围 (1)2术语和定义 (1)3数据准备 (2)4数据采集与处理 (3)5风电功率预测 (5)6统计分析 (6)7界面要求 (7)8安全防护要求 (8)9系统输出接口 (8)10性能要求 (9)附录A 误差计算方法 (10)前言为了规范风电调度技术支持系统的研发、建设及应用，特制订风电功率预测系统功能规范。
本规范制订时参考了调度自动化系统相关国家标准、行业标准和国家电网公司企业标准。
制订过程中多次召集国家电网公司科研和生产单位的专家共同讨论，广泛征求意见。
本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、信息要求、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。
本规范由国家电网公司国家电力调度通信中心提出并负责解释；本规范主要起草单位：中国电力科学研究院、吉林省电力有限公司。
本规范主要起草人：刘纯、裴哲义、王勃、董存、石永刚、范国英、郭雷。
风电功率预测系统功能规范1范围1.1本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、数据准备、数据采集与处理、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。
1.2本规范用于指导电网调度机构和风电场的风电功率预测系统的研发、建设和应用管理。
本规定的适用于国家电网公司经营区域内的各级电网调度机构和风电场。
2术语和定义2.1 风电场 Wind Farm由一批风电机组或风电机组群组成的发电站。
2.2 数值天气预报 Numerical Weather Prediction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。
2.3 风电功率预测 Wind Power Forecasting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。
风功率预测系统基础知识(精华版)
风功率预测系统一、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。
四、设备介绍可能涉及到的设备：以下出自北京中科伏瑞电气技术有限公司的FR3000F系统数据采集服务器：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。
应用工作站完成系统的建模、图形生成显示、报表制作打印等应用功能。
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：负责从气象局获得数值天气预报，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系统传送风电功率预测的结果。
测风塔：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：变化频繁的自然条件和复杂的地形地貌给预测系统增加了困难，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或者光纤采集风塔的实时气象数据。
虚拟测风塔：是加装一些装置，直接采集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。
风电功率预测系统使用手册
风电功率预测系统操作手册2011-3目录目录 (1)一、登录管理 (3)1.1 用户登录 (3)1.2 用户管理 (4)1.2.1密码修改 (4)1.2.2用户注销 (5)二、实时状态监测模块 (5)2.1 地图展示 (5)2.2风场详情 (6)三、短期预测曲线模块 (7)3.1 预测报告 (7)3.2 日曲线 (8)3.3 周曲线 (9)四、超短期预测曲线模块 (10)4.1 预测报告 (10)4.2 日曲线 (11)4.3 周曲线 (13)五、气象信息展示模块 (14)5.1 NWP风玫瑰图 (14)5.2 NWP风轮廓图 (15)5.3 测风塔风玫瑰图 (16)5.4 测风塔风轮廓图 (17)六、报表统计模块 (18)6.1 短期预测统计报告 (18)6.2 超短期预测统计报告 (19)6.3限电记录查询报告 (19)6.4开机容量设置查询报告 (20)6.5短期预测历史报告 (21)6.6 超短期预测历史报告 (22)6.7 短期预测区间统计报告 (22)6.8 超短期预测区间统计报告 (23)七、系统管理模块 (24)7.1 部门人员 (24)7.1.1 部门管理 (24)7.1.2 人员管理 (25)7.2 权限管理 (26)7.2.1 人员角色 (27)7.2.2 权限分配 (28)7.3 新增组别..........................................................................错误！未定义书签。
7.4 组别管理..........................................................................错误！未定义书签。
7.5 风场管理 (29)7.6 装机容量设置..................................................................错误！未定义书签。
风电场风电功率预测系统介绍
于２ ０ １ ０ 年 ４月通过专家验收 ，华北 电力大学研发的 风电功率预测系统也于 ２ ０ １ ０年 ７月通过专家验收。
收稿 Ｅ ｔ 期 ：２ ０ １ ２— ０ ８— ０ ３
７ ２
率预测系统功能规范 （ 试行 ） 》 的各项要 求 ，需要 建设 以下几方 面内容 即风电功率预测系统 的构成 ：
2012080372中国电科院是国内最早从事风电功率预测技术研究的单位已成功开发出国内首套具有自主知识产权的风电功率预测系统开发出基于人工神经网络支持向量机等统计方法的风电功率预测模型基于线性化和计算流体力学cfd的物理方法预测模型针对统计方法需要历史数据和物理方法受基础资料影响等不利因素开发出了统计方法一物理方法混合预测模型掌握了适合中国国情的风电功率预测建模技术
自动气象站 （ 也称遥测 站） 、信息传输 通道 、中心
站 以及 系统 软件 。
量平均值 。 （ ５ ）风 向区域 ：所记录的风向都是某一风速在 该 区域的瞬时采样值。风向区域分 １ ６等分时 ，每个
扇 形 区域 含 ２ ２ ． ５ 。 ；也可 以采 用多少 度来 表示 风 向 。
利 于风 电产业 的 良性发 展 。
基于线性化和计算流体力学 （ Ｃ Ｆ Ｄ ） 的物理方法预 测 模 型 ，针 对统 计方 法 需 要 历 史 数据 和物 理 方 法受 基础资料影响等不利因素，开发出了统计方法 一 物 理方法混合预测模型 ，掌握 了适合 中国国情 的风电 功率预测建模技术 。 自２ ０ ０ ８年 １ １ 月首套 中国电科 院风 电功 率预测 系统 在 吉林 省 电 网投 运 以来 ，至 今
应 用该 系统 的省 级 电 网达 １ １ 个 ，总 预测 风 电场数超
风电功率预测系统功能规范
风电功率预测系统功能规范（试行）前言为了规范风电调度技术支持系统的研发、建设及应用，特制订风电功率预测系统功能规范。
本规范制订时参考了调度自动化系统相关国家标准、行业标准和国家电网公司企业标准。
制订过程中多次召集国家电网公司科研和生产单位的专家共同讨论，广泛征求意见。
本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、信息要求、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。
本规范由国家电网公司国家电力调度通信中心提出并负责解释；本规范主要起草单位：中国电力科学研究院、吉林省电力有限公司。
本规范主要起草人：刘纯、裴哲义、王勃、董存、石永刚、范国英、郭雷。
1范围1.1本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、数据准备、数据采集与处理、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。
1.2本规范用于指导电网调度机构和风电场的风电功率预测系统的研发、建设和应用管理。
本规定的适用于国家电网公司经营区域内的各级电网调度机构和风电场。
2术语和定义2.1风电场Wind Farm由一批风电机组或风电机组群组成的发电站。
2.2数值天气预报Numerical Weather Prediction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。
2.3风电功率预测Wind Power Forecasting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。
2.4短期风电功率预测Short term Wind Power Forecasting未来3天内的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。
中国电科院
中国电力科学研究院（简称中国电科院）成立于1951 年，是国家电网公司直属科研单位，是中国电力行业多学科、综合性的科研机构。
新能源研究所是中国电力科学研究院下属从事风力发电等新能源发电关键技术、新能源发电接入系统运行、规划和控制技术研究的专业研究所，是国家电网公司新能源发电并网运行管理和规划的技术支撑单位。
研究所下设四个专业研究室，分别是新能源并网仿真与分析研究室、资源评价与功率预测研究室、可再生能源发电实验室、新能源发电调度运行技术研究室。
为规范风电产业健康发展，解决大规模风电并网问题，国家能源局批准在中国电力科学研究院建立国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心（《国家能源局关于设立国家能源研发(实验)中心的通知》）。
该中心将建设完善的风电仿真研究、风电试验数据库及数据处理和风电预测调度控制研究平台，实现对风电机组特性的检测和风电场并网特性的检测，为开展风电机组型式认证以及风电场的并网检测提供技术手段。
风电试验基地具备风电机组全部特性的检测能力，具有国际最先进的风电电气测试手段，可以解决新生产风电机组产品的型式认证和入网检测问题，为风电入网检测制度的实施提供有效的技术保障。
中国电力科学研究院是我国最早从事风力发电研究与咨询工作的机构之一，自上世纪90年代初开始，中国电力科学研究院在风力发电接入系统规划、运行和控制方面开展了大量研究工作，承担了国家发改委、科技部、国家电网公司、省电力公司和其他相关部门委托的大量风力发电方面的研究和咨询项目，完成了10多个省（区）电网接纳风电能力的研究和100多个风电场接入系统分析项目。
中国电力科学研究院是国内最早开展风电机组特性检测的机构之一。
2008年9月，中心获得中国合格评定国家认可委实验室认可资质，成为国内第一个获得国际互认可资质的风电检测机构。
截至目前，已经完成二十余个风电机组和风电场的检测项目。
中国电力科学研究院是国内最早进行风电场功率预测与调度控制技术研究的单位，自主研发的国内首套风电功率预测系统已经在吉林、江苏、甘肃以及西北网省电力调度中心成功投入运行。
风电功率预测系统简介
风电功率预测系统简介目录1目的和意义 (3)2国内外技术现状 (3)2.1国外现状 (3)2.2国内现状 (4)3风电功率预测系统技术特点 (5)3.1气象信息实时监测系统 (5)3.2超短期风电功率预测 (5)3.3短期风电功率预测 (6)3.4风电功率预测系统软件平台 (8)1目的和意义风能是一种清洁的可再生能源，由于其资源丰富、转化效率高、产业化基础好、经济优势明显、环境影响小等优点，具备大规模开发的条件，在可以预见的将来，风能的开发利用将成为最重要的可再生能源发展方向。
但由于风电等可再生能源发电具有间歇性、随机性、可调度性低的特点，大规模接入后对电网运行会产生较大的影响,以至于有些地方不得不采取限制风电场发电功率的措施来保证电网的安全稳定运行。
对风电输出功率进行预测被认为是提高电网调峰能力、增强电网接纳风电的能力、改善电力系统运行安全性与经济性的最有效、经济的手段之一。
首先，对风电场出力进行短期预报,将使电力调度部门能够提前为风电出力变化及时调整调度计划，从而减少系统的备用容量、降低电力系统运行成本。
这是减轻风电对电网造成不利影响、提高系统中风电装机比例的一种有效途径。
其次，从发电企业(风电场)的角度来考虑,将来风电一旦参与市场竞争,与其他可控的发电方式相比,风电的间歇性将大大削弱风电的竞争力,而且还会由于供电的不可靠性受到经济惩罚。
提前对风电场出力进行预报,将在很大程度上提高风力发电的市场竞争力。
2国内外技术现状2.1 国外现状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）是目前商业化运行最为成熟的系统。
德国、意大利、奥地利以及埃及等多个国家的电网调度中心均安装了该系统，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风电功率预测系统Zephyr，目前丹麦所有电网公司均采用了该预测系统。
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60,000 50,000 40,000 30,000
风电装机容量
19971998199920002001200220032004200520062007
3500 3000 2500 2000 1500
20,000 1000 10,000 0 500 0 19971998199920002001200220032004200520062007
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
5
3 风电功率预测的基本原理(Basic principle of wind power prediction)
某风电场7天的发电功率，每天的曲线都不相同，没有规律性
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
14
4 风电功率预测系统开发(Wind power prediction system development)
中国电力科学研究院
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6
3 风电功率预测的基本原理(Basic principle of wind power prediction)
数值天气预报 (NWP)
预测程序 Prediction program
功率预测 Power prediction
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUd power prediction system development)
数值天气预报 NWP
图形用户界面 GUI
预测系统数据库 Database
EMS系统 EMS system
预测程序 Prediction Program 中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
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4 风电功率预测系统开发(Wind power prediction system development)
每天15时前预测次日0-24h风电功率 Forecast the next day 0-24h wind power before 15:00 时间分辨率为15分钟 time resolution is 15min 预测每个风电场以及整个区域的风电功率 Forecast the wind farm power and regional wind power 与风电场及电网自动化系统具有良好的接口 Easy integration with wind farm and power grid automation system 系统采用B/S结构，可以跨平台运行 B/S structure, cross platform operation 中国电力科学研究院
中国电科院风电功率预测系统
CEPRI Wind Power Prediction System
刘 纯 Liu Chun 中国电力科学研究院新能源研究所 Renewable Energy Department of China Electric Power Research Institute
2008-11-19
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
12
4 风电功率预测系统开发(Wind power prediction system development)
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
13
4 风电功率预测系统开发(Wind power prediction system development)
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
9
4 风电功率预测系统开发(Wind power prediction system development)
风电场输出功率（pu）
1 0.8 0.6 0.4 0.2
实测值 预测值
… …
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 时间（h）
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3 风电功率预测的基本原理(Basic principle of wind power prediction)
数值天气预报 (NWP)
物理方法(Physical Approach)
微观气象学模型 (Micrometeorological model) CFD模型(CFD Model) ...
预测程序 Prediction program
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
4
1 研究背景及意义(Background and signification)
根据预测结果，合理安排发电计划，减少系统的旋转备用容量，提高 电网的经济性。 According to the prediction results planning the generation schedule reasonably and lowering the spinning reservation, improve power grid economy. 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。 Arranging the operation mode and countermeasures properly, improve power grid security and reliability 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。 Dispatching efficiently and managing scientifically of wind power, improve the power grid accommodation ability. 指导风电场的计划检修，提高风电场运行的经济性。 Instructing the planned maintenance of wind farm, improve operation economy.
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
1
目
录(Table of Contents)
1. 2.
研究背景及意义(Background and signification) 风电功率预测的基本原理(Basic principle of wind power prediction) 风电功率预测系统开发(Wind power prediction system development) 结论与展望(Conclusion and expectation)
年份
年份
世界风电累计装机容量 Wind power installation of the world
中国风电累计装机容量 Wind power installation of China
3
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
1 研究背景及意义(Background and signification)
15
4 风电功率预测系统开发(Wind power prediction system development)
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
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5 结论与展望（Conclusion and expectation）
建立了基于神经网络的风电功率预测系统，即将应用于吉林电网调度中心。 A wind power prediction system based on ANN is established, and will be installed in Jilin power grid dispatch center 风电功率天前预测结果的均方根误差在15%左右。 The RMSE of day ahead prediction is around 15% 风电功率预测系统能够降低电网的运行成本，有一定的经济效益。 The wind power prediction system is helpful for saving power grid operation cost, have certain ecomonic benefit 尽快建立我国数值天气预报商业化服务，完善预测系统，提高预测精度，并开 展风电功率预测系统的应用研究。 Builting up Chinese commercial NWP service network as soon as possible,improve forecast precision, developing wind power prediction system application research.
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
17
Thank you！
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
18
国际合作(International Cooperation) 德国太阳能研究所（ISET），丹麦RISØ国家实验室，挪威WindSim 公司 Germany ISET; Danish RISØ; Norway WindSim corporation 国家科技支撑计划《风电场输出功率预测系统的开发及示范应用 》 National Science & Technology Pillar Program: Wind power prediction system development and demonstration application 国家电网公司科技项目《风电场接入电网的稳定性及风电功率预测 技术研究 》 State Grid Science & Technology Program: Wind power integration stability and wind power prediction technology research