光伏發(fā)電功率預(yù)測是解決此問題的關(guān)鍵技術(shù)之一,開展光伏電站發(fā)電功率預(yù)測方法與系統(tǒng)研究具有重要的學(xué)術(shù)與應(yīng)用價值。因此,如何準(zhǔn)確的開展光伏電站的功率預(yù)測,近幾年成為研究的熱點,備受國內(nèi)外學(xué)者青睞。
光伏發(fā)電功率預(yù)測是解決此問題的關(guān)鍵技術(shù)之一,開展光伏電站發(fā)電功率預(yù)測方法與系統(tǒng)研
究具有重要的學(xué)術(shù)與應(yīng)用價值。因此,如何準(zhǔn)確的開展光伏電站的功率預(yù)測,近幾年成為研究的熱點,備受國內(nèi)外學(xué)者青睞。
之前大家一直討論,德國之所以能接納峰值出力高達70%的光伏發(fā)電,而國內(nèi)基本只能接納30%以內(nèi)。其中最重要的原因,就應(yīng)歸功于德國的光功率預(yù)測做的好,而國內(nèi)這塊才剛起步。目前,我也接觸了多家有遠見、有實力的企業(yè)正在布局全國范圍內(nèi)的光功率預(yù)測服務(wù)。
01按時間尺度分
超短期預(yù)測(<4 h) 主要采用統(tǒng)計、物理混合方法,主要原則是根據(jù)地球同步衛(wèi)星拍攝的衛(wèi)星云圖推測云層運動情況,預(yù)測到達地面的輻照強度,通過太陽輻照強度與功率轉(zhuǎn)換效率模型,從而對功率進行預(yù)測。一般用于光伏發(fā)電控制、電能質(zhì)量評估及光伏電站組件部分的研發(fā)設(shè)計等。
短期預(yù)測(<48 h) 主要以NWP(天氣預(yù)報信息) 數(shù)據(jù)為主,通過建立歷史輸入數(shù)據(jù)與歷史輸出功率的映射關(guān)系,進而獲得光伏電站輸出功率的預(yù)測值。一般用于電力系統(tǒng)的功率平衡和經(jīng)濟調(diào)度、日前發(fā)電計劃制定、電力市場交易、暫態(tài)穩(wěn)定評估等。
中長期預(yù)測(>1 周) 主要用于系統(tǒng)的檢修安排、發(fā)電量的預(yù)測等。
02按預(yù)測方式分
直接預(yù)測:通過早8 點~晚5 點的輸出功率曲線規(guī)律,直接對光伏電站的出力進行功率預(yù)測。
間接預(yù)測:先對太陽輻照量的預(yù)測,然后根據(jù)預(yù)測的太陽輻照量折算出光伏發(fā)電的出力。
03按預(yù)測原理分
物理方法:將NWP 數(shù)據(jù)作為輸入,研究光伏發(fā)電設(shè)備特性( 包括光伏組件、逆變器等) ,建立光伏發(fā)電功率與NWP 數(shù)據(jù)的對應(yīng)數(shù)學(xué)模型,進一步對光伏發(fā)電功率進行預(yù)測的一種方法。物理方法的預(yù)測精度比統(tǒng)計方法略差,但優(yōu)點在于該方法不需要大量歷史數(shù)據(jù)的支持,適用于新建的光伏電站。
統(tǒng)計方法:通過找出其歷史數(shù)據(jù)內(nèi)在規(guī)律,排除病態(tài)數(shù)據(jù)點,建立歷史數(shù)據(jù)與輸出功率的函數(shù)映射關(guān)系,進一步對光伏發(fā)電功率預(yù)測的一種方法。統(tǒng)計方法需要大量歷史的光伏電站出具數(shù)據(jù)作為建?;A(chǔ),只適用投運時間大于等于一年的光伏電站,不適用新建的光伏電站。
學(xué)習(xí)方法:采用人工智能的方式去建立一種輸入與輸出的映射關(guān)系,主要應(yīng)用于非線性映射模型。
04按數(shù)學(xué)模型分
數(shù)學(xué)模型包括:時間序列預(yù)測法、自回歸滑動平均模型法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機法、小波分析方法、灰色預(yù)測法、遞推最小二乘法、相似日選取算法和智能方法等。
為使得預(yù)測精度更高,現(xiàn)在更多的是將多種方法組合應(yīng)用。光伏發(fā)電功率組合預(yù)測法大致包括兩類:
第一種是綜合比較幾種光伏發(fā)電功率預(yù)測的結(jié)果,經(jīng)過對比分析,提取一種誤差較小且操作簡單的方法應(yīng)用于功率預(yù)測;
第二種是按權(quán)重加權(quán)幾種預(yù)測方法的結(jié)果,然后平均,既實現(xiàn)了預(yù)測信息的最大化利用,又優(yōu)化了所有預(yù)測模型的弊端,消除了傳統(tǒng)單一模型的誤差,大大提高了光伏發(fā)電功率預(yù)測的精度。
光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)的組成
01光伏發(fā)電系統(tǒng)
光伏組件實施光電轉(zhuǎn)換后經(jīng)控制器將直流電分配給直流負荷和DC /AC 逆變裝置,輸出滿足電能質(zhì)量要求的交流電,通過箱變升壓后接入電網(wǎng),再通過箱變降壓供給交流負荷。最后通過DC /AC 逆變控制反饋到光伏陣列,以調(diào)節(jié)光伏陣列進行MPPT 控制。
02數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)
主要提供當(dāng)天或未來幾天的NWP 信息,將光伏電站所在地的NWP信息( 如光照量、氣溫、日照時間等) 實時傳給預(yù)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),并進行處理。
03預(yù)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
主要是對光伏電站的NWP 歷史信息、輸出功率歷史信息等進行存儲管理。
04光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)
光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)是該系統(tǒng)的核心部分,根據(jù)相應(yīng)的預(yù)測算法,將實時NWP 信息與預(yù)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進行處理,選擇適當(dāng)?shù)墓β暑A(yù)測數(shù)學(xué)模型,算出預(yù)測當(dāng)日的輸出功率預(yù)測值及預(yù)測誤差。
05EMS 能量管理系統(tǒng)
EMS 是現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)( 含硬、軟件) 總稱,由基礎(chǔ)功能和應(yīng)用功能兩個部分組成?;A(chǔ)功能包括: 計算機、操作系統(tǒng)和EMS 支撐系統(tǒng)。應(yīng)用功能包括: 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視( SCADA) 、自動發(fā)電控制( AGC) 與計劃、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析3 部分,系統(tǒng)中用戶可以通過操作界面對該預(yù)測系統(tǒng)進行實時管理,對發(fā)電計劃進行有條理的規(guī)劃。
原標(biāo)題:光伏電站發(fā)電功率預(yù)測詳解