CN201813161U - 一种风电功率预测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种应用于电网调度机构和风电场的风电功率预测系统，能够实现风电功率的短期预测(未来72小时)和超短期预测(未来4小时)，该系统由数据采集服务器、数据库服务器、功率预测服务器、应用工作站和数据接口服务器构成；所述数据采集服务器、所述数据库服务器、所述功率预测服务器、所述应用工作站和所述数据接口服务器均与网络交换机连接构成局域网络；所述数据接口服务器通过网络安全设备与外部系统网络连接。该系统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。

Description

一种风电功率预测系统
技术领域
本实用新型属于电力系统技术领域，涉及的是一种能够实现风电功率的短期预测(未来72小时)和超短期预测(未来4小时)，应用于电网调度机构和风电场的风电功率预测系统。
背景技术
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，最终达到风电优化调度的目标。
风电功率预测在国外已有近二十年的发展历史，目前已有多种商用的预测系统投入运行，在我国近些年来也有学者和科研机构进行了风电功率预测的研究，但从整体上看尚处于探索和研究阶段，功率预测的准确度仍不高，尚没有成熟的风电功率预测系统。另外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。
实用新型内容
针对风电功率预测上述存在的问题，本实用新型提供了一种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，并能够实现风电功率的短期预测(未来72小时)和超短期预测(未来4小时)的应用于电网调度机构和风电场的风电功率预测系统。
本实用新型技术方案是：一种风电功率预测系统，该系统由数据采集服务器、数据库服务器、功率预测服务器、报表工作站和数据接口服务器构成；所述数据采集服务器、所述数据库服务器、所述功率预测服务器、所述应用工作站和所述数据接口服务器均连接到网络交换机构成局域网络；所述数据接口服务器通过网络安全设备与外部系统网络连接；
所述数据采集服务器包括数据采集模块和数据处理模块，所述数据采集模块用于对数值天气预报、测风塔实时测风数据、风电场
实时功率数据、风机实时运行数据进行采集，并对采集后的数据进行工程量变换、归零检查、死区检查、限值检查、变化率检查、相关性检验、均值及标准差检验等处理，对不合理及缺测数据进行插补和替代，最后将处理后的数据存储入所述数据库服务器上的数据库中；
所述数据库服务器用于实现历史功率数据、历史测风数据、数值天气预报数据、风电场运行数据的统计，对历史功率数据、测风数据和数值天气预报数据进行相关性分析，对功率预测的误差进行误差指标的计算、统计和分析；
所述应用工作站包括参数维护模块、图形生成显示模块和报表模块，用于对预测系统的参数维护、图形生成显示、报表制作打印，提供面向风电的监视画面如地理图、系统工况监视图、风电场一次接线图、风电场工况监视图、风机列表监视图、实时和历史趋势曲线、风速-功率曲线、风向玫瑰图、风频图、风电场实际平均风速与预测平均风速的比对曲线、风电场实际出力与预测值的实时比对曲线、风电场实际出力与预测值的历史比对曲线、日预测精度统计图表、月预测精度统计图表的生成显示；
所述风电功率预测服务器包括风电功率预测模块，所述风电功率预测模块用于根据风电场所处地理位置的气候特征和风电场历史数据情况建立预测模型，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，并结合目前风电场每台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。
所述数据接口服务器包括数据接口模块，用于为完成电网调度侧和风电场侧功率短期预测和超短期预测结果的相互交换，风电场向电网调度上报开机容量和实时测风数据。
所述数据采集模块采集的数据支持OPC DA 2.0、OPC XML-DA 1.0、IEC870-5-101、IEC870-5-104、部颁CDT、MODBUS规约、E语言接口等通信协议和标准。
所述网络安全设备为正向物理隔离设备和反向物理隔离设备。
所述预测系统服务器均采用PC服务器和工作站，运行Linux操作系统。
本实用新型的有益效果：
通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：
1.对于电网调度而言，只有在本实用新型提供的风电功率预测结果的基础上，才能实现风、水、火电的联合优化调度，降低备用容量和运行成本，从而能够在保证电网安全可靠运行的情况下尽可能多地接纳风电，真正实现清洁能源对节能减排的价值。
2.对于风电场业主而言，只有通过本实用新型进行风电功率预测，才能实现对并网点电压、有功功率和功率增长率的有效控制，满足风电并网的要求。此外，风电场可以根据功率预测的结果安排风机的运行检修计划，提高企业的经济性。
3.本实用新型采用物理和统计相结合的预测方法，并使用多种预测算法进行组合预测，提高了功率预测的精度并且使预测模型具有良好的适应性。
附图说明
图1为本实用新型一种风电功率预测系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术做进一步说明。
如图1所示为本实用新型风电功率预测系统的结构框图。如图1所示一种风电功率预测系统，该系统由数据采集服务器、数据库服务器、功率预测服务器、应用工作站和数据接口服务器构成；
数据采集服务器、数据库服务器、功率预测服务器、应用工作站和数据接口服务器均与网络交换机连接构成局域网络；数据接口服务器通过正向物理隔离设备和反向物理隔离设备与外部系统网络连接。
数据采集服务器的数据采集模块和数据处理模块，完成对功率预测基础数据包括数值天气预报、风机实时运行数据、升压站实时功率数据、测风塔实时气象数据等的采集和处理；
所述数据采集服务器包括数据采集模块和数据处理模块，所述数据采集模块用于对数值天气预报、测风塔实时测风数据、风电场实时功率数据、风机实时运行数据进行采集，并对采集后的数据进行工程量变换、归零检查、死区检查、限值检查、变化率检查、相关性检验、均值及标准差检验等处理，对不合理及缺测数据进行插补和替代，最后将处理后的数据存储入所述数据库服务器上的数据库中；
所述数据库服务器用于实现历史功率数据、历史测风数据、数值天气预报数据、风电场运行数据的统计，对历史功率数据、测风数据和数值天气预报数据进行相关性分析，对功率预测的误差进行误差指标的计算、统计和分析；
所述应用工作站包括参数维护模块、图形生成显示模块和报表模块，用于对预测系统的参数维护、图形生成显示和报表制作打印，提供面向风电的监视画面如地理图、系统工况监视图、风电场一次接线图、风电场工况监视图、风机列表监视图、实时和历史趋势曲线、风速-功率曲线、风向玫瑰图、风频图、风电场实际平均风速与预测平均风速的比对曲线、风电场实际出力与预测值的实时比对曲线、风电场实际出力与预测值的历史比对曲线、日预测精度统计图表、月预测精度统计图表的生成显示；
所述风电功率预测服务器包括风电功率预测模块，所述风电功率预测模块用于根据风电场所处地理位置的气候特征和风电场历史数据情况建立预测模型，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，并结合目前风电场每台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。
所述数据接口服务器包括数据接口模块，用于电网调度侧和风电场侧功率短期预测和超短期预测结果的相互交换，风电场向电网调度上报开机容量和实时测风数据。

Claims (3)

1.一种风电功率预测系统，其特征在于，该系统由数据采集服务器、数据库服务器、功率预测服务器、应用工作站和数据接口服务器构成；所述数据采集服务器、所述数据库服务器、所述功率预测服务器、所述应用工作站和所述数据接口服务器均连接到网络交换机构成局域网络；所述数据接口服务器通过网络安全设备与外部系统网络连接；
其中，所述数据采集服务器包括数据采集模块和数据处理模块，所述数据采集模块用于对数值天气预报、测风塔实时测风数据、风电场实时功率数据、风机实时运行数据进行采集，并对采集后的数据进行工程量变换、归零检查、死区检查、限值检查、变化率检查、相关性检验、均值及标准差检验的处理，对不合理及缺测数据进行插补和替代，最后将处理后的数据存储入所述数据库服务器的数据库中；
所述数据库服务器用于实现历史功率数据、历史测风数据、数值天气预报数据、风电场运行数据的统计，对历史功率数据、测风数据和数值天气预报数据进行相关性分析，对功率预测的误差进行误差指标的计算、统计和分析；
所述应用工作站包括参数维护模块、图形生成显示模块和报表模块，用于对预测系统的参数维护、图形生成显示、报表制作打印，提供面向风电的监视画面如地理图、系统工况监视图、风电场一次接线图、风电场工况监视图、风机列表监视图、实时和历史趋势曲线、风速-功率曲线、风向玫瑰图、风频图、风电场实际平均风速与 预测平均风速的比对曲线、风电场实际出力与预测值的实时比对曲线、风电场实际出力与预测值的历史比对曲线、日预测精度统计图表、月预测精度统计图表的生成和显示；
所述风电功率预测服务器包括风电功率预测模块，所述风电功率预测模块用于根据风电场所处地理位置的气候特征和风电场历史数据情况建立预测模型，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，并结合目前风电场每台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；
所述数据接口服务器包括数据接口模块，用于为电网调度侧和风电场侧功率短期预测和超短期预测结果的相互交换，风电场向电网调度上报开机容量和实时测风数据。
2.根据权利要求1所述的风电功率预测系统，其特征在于，所述网络安全设备为正向物理隔离设备和反向物理隔离设备。
3.根据权利要求1所述的风电功率预测系统，其特征在于，所述预测系统服务器均采用PC服务器和工作站，运行Linux操作系统。 
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CX01 Expiry of patent term
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Granted publication date: 20110427