一種風電功率預測系統的製作方法
2023-05-28 02:40:06 1
專利名稱：一種風電功率預測系統的製作方法
技術領域：
一種風電功率預測系統技術領域[0001]本實用新型屬於電力系統技術領域，涉及的是一種能夠實現風電功率的短期預 測(未來72小時)和超短期預測(未來4小時)，應用於電網調度機構和風電場的風電功 率預測系統。
背景技術：
[0002]在煤炭、石油等常規能源逐漸枯竭和嚴重環境問題的背景下，風力發電作為目 前在可再生能源中技術最成熟、最具有規模化開發條件和商業化發展前景的發電技術， 日益得到國家的高度重視和大力扶持，在近幾年獲得了巨大的發展。[0003]隨著風電的快速發展，大型風電場(單颱風機容量達到2MW甚至更高容量，一 般一個風電場安裝數十臺或上百臺此種風機)的併網運行對電力系統的影響也越來越顯 著。此外我國風能資源豐富的地區一般人口稀少，負荷量小，電網結構相對薄弱。風 能所具有的隨機性、間歇性和不可控性的特點以及在實際運行中多數風電具有的反調峰 特性，使得難以預測風電場發電出力的變化趨勢，造成電網運行調度的困難和複雜化， 對電網的安全穩定運行造成了很大影響，這已經成為制約風電大規模接入的關鍵技術問 題。[0004]為了能在保障電網安全穩定運行的前提下，儘可能規模化接納風電，有必要在 電網調度中心和風電場均建設風電功率預測系統，對風電場出力變化趨勢進行準確預 測，實現風、水、火電的聯合優化、從而降低備用容量和運行成本，最終達到風電優化 調度的目標。[0005]風電功率預測在國外已有近二十年的發展歷史，目前已有多種商用的預測系統 投入運行，在我國近些年來也有學者和科研機構進行了風電功率預測的研究，但從整體 上看尚處於探索和研究階段，功率預測的準確度仍不高，尚沒有成熟的風電功率預測系 統。另外我國風資源在地理分布上相對集中的特點，導致國外的成熟系統無法直接應用 於我國的風電場，因此必須要開發適應我國風電場特點的具有自主智慧財產權的風電功率 預測系統。實用新型內容[0006]針對風電功率預測上述存在的問題，本實用新型提供了一種物理方法和統計方 法相結合的預測方法，使用多種預測算法進行組合預測，提高了預測的精度並使預測模 型具有良好的適應性，並能夠實現風電功率的短期預測(未來72小時)和超短期預測(未 來4小時)的應用於電網調度機構和風電場的風電功率預測系統。[0007]本實用新型技術方案是一種風電功率預測系統，該系統由數據採集伺服器、 資料庫伺服器、功率預測伺服器、報表工作站和數據接口伺服器構成；所述數據採集服 務器、所述資料庫伺服器、所述功率預測伺服器、所述應用工作站和所述數據接口服務 器均連接到網絡交換機構成區域網路；所述數據接口伺服器通過網絡安全設備與外部系統網絡連接；[0008]所述數據採集伺服器包括數據採集模塊和數據處理模塊，所述數據採集模塊用 於對數值天氣預報、測風塔實時測風數據、風電場[0009]實時功率數據、風機實時運行數據進行採集，並對採集後的數據進行工程量變 換、歸零檢查、死區檢查、限值檢查、變化率檢查、相關性檢驗、均值及標準差檢驗等 處理，對不合理及缺測數據進行插補和替代，最後將處理後的數據存儲入所述資料庫服 務器上的資料庫中；[0010]所述資料庫伺服器用於實現歷史功率數據、歷史測風數據、數值天氣預報數 據、風電場運行數據的統計，對歷史功率數據、測風數據和數值天氣預報數據進行相關 性分析，對功率預測的誤差進行誤差指標的計算、統計和分析；[0011]所述應用工作站包括參數維護模塊、圖形生成顯示模塊和報表模塊，用於對預 測系統的參數維護、圖形生成顯示、報表製作列印，提供面向風電的監視畫面如地理 圖、系統工況監視圖、風電場一次接線圖、風電場工況監視圖、風機列表監視圖、實時 和歷史趨勢曲線、風速-功率曲線、風向玫瑰圖、風頻圖、風電場實際平均風速與預測 平均風速的比對曲線、風電場實際出力與預測值的實時比對曲線、風電場實際出力與預 測值的歷史比對曲線、日預測精度統計圖表、月預測精度統計圖表的生成顯示；[0012]所述風電功率預測伺服器包括風電功率預測模塊，所述風電功率預測模塊用於 根據風電場所處地理位置的氣候特徵和風電場歷史數據情況建立預測模型，基於採集的 數值天氣預報，採用物理和統計相結合的預測方法，並結合目前風電場每颱風機的實時 運行工況對單颱風機及整個風電場的出力情況進行短期預測和超短期預測。[0013]所述數據接口伺服器包括數據接口模塊，用於為完成電網調度側和風電場側功 率短期預測和超短期預測結果的相互交換，風電場向電網調度上報開機容量和實時測風 數據。[0014]所述數據採集模塊採集的數據支持OPC DA 2.0、OPC XML-DA 1.0、 IEC870-5-101、IEC870-5-104、部頒CDT、MODBUS規約、E語言接口等通信協議和標準。[0015]所述網絡安全設備為正向物理隔離設備和反向物理隔離設備。[0016]所述預測系統伺服器均採用PC伺服器和工作站，運行Limix作業系統。[0017]本實用新型的有益效果[0018]通過上述設計方案，本實用新型可以帶來如下有益效果[0019]1.對於電網調度而言，只有在本實用新型提供的風電功率預測結果的基礎上， 才能實現風、水、火電的聯合優化調度，降低備用容量和運行成本，從而能夠在保證電 網安全可靠運行的情況下儘可能多地接納風電，真正實現清潔能源對節能減排的價值。[0020]2.對於風電場業主而言，只有通過本實用新型進行風電功率預測，才能實現對 併網點電壓、有功功率和功率增長率的有效控制，滿足風電併網的要求。此外，風電場 可以根據功率預測的結果安排風機的運行檢修計劃，提高企業的經濟性。[0021]3.本實用新型採用物理和統計相結合的預測方法，並使用多種預測算法進行組 合預測，提高了功率預測的精度並且使預測模型具有良好的適應性。
[0022]圖1為本實用新型一種風電功率預測系統的結構框圖。
具體實施方式
[0023]
以下結合附圖對本實用新型的技術做進一步說明。[0024]如圖1所示為本實用新型風電功率預測系統的結構框圖。如圖1所示一種風電 功率預測系統，該系統由數據採集伺服器、資料庫伺服器、功率預測伺服器、應用工作 站和數據接口伺服器構成；[0025]數據採集伺服器、資料庫伺服器、功率預測伺服器、應用工作站和數據接口服 務器均與網絡交換機連接構成區域網路；數據接口伺服器通過正向物理隔離設備和反向 物理隔離設備與外部系統網絡連接。[0026]數據採集伺服器的數據採集模塊和數據處理模塊，完成對功率預測基礎數據包 括數值天氣預報、風機實時運行數據、升壓站實時功率數據、測風塔實時氣象數據等的 採集和處理；[0027]所述數據採集伺服器包括數據採集模塊和數據處理模塊，所述數據採集模塊用 於對數值天氣預報、測風塔實時測風數據、風電場實時功率數據、風機實時運行數據進 行採集，並對採集後的數據進行工程量變換、歸零檢查、死區檢查、限值檢查、變化率 檢查、相關性檢驗、均值及標準差檢驗等處理，對不合理及缺測數據進行插補和替代， 最後將處理後的數據存儲入所述資料庫伺服器上的資料庫中；[0028]所述資料庫伺服器用於實現歷史功率數據、歷史測風數據、數值天氣預報數 據、風電場運行數據的統計，對歷史功率數據、測風數據和數值天氣預報數據進行相關 性分析，對功率預測的誤差進行誤差指標的計算、統計和分析；[0029]所述應用工作站包括參數維護模塊、圖形生成顯示模塊和報表模塊，用於對預 測系統的參數維護、圖形生成顯示和報表製作列印，提供面向風電的監視畫面如地理 圖、系統工況監視圖、風電場一次接線圖、風電場工況監視圖、風機列表監視圖、實時 和歷史趨勢曲線、風速-功率曲線、風向玫瑰圖、風頻圖、風電場實際平均風速與預測 平均風速的比對曲線、風電場實際出力與預測值的實時比對曲線、風電場實際出力與預 測值的歷史比對曲線、日預測精度統計圖表、月預測精度統計圖表的生成顯示；[0030]所述風電功率預測伺服器包括風電功率預測模塊，所述風電功率預測模塊用於 根據風電場所處地理位置的氣候特徵和風電場歷史數據情況建立預測模型，基於採集的 數值天氣預報，採用物理和統計相結合的預測方法，並結合目前風電場每颱風機的實時 運行工況對單颱風機及整個風電場的出力情況進行短期預測和超短期預測。[0031]所述數據接口伺服器包括數據接口模塊，用於電網調度側和風電場側功率短期 預測和超短期預測結果的相互交換，風電場向電網調度上報開機容量和實時測風數據。
權利要求1.一種風電功率預測系統，其特徵在於，該系統由數據採集伺服器、資料庫服務 器、功率預測伺服器、應用工作站和數據接口伺服器構成；所述數據採集伺服器、所述 資料庫伺服器、所述功率預測伺服器、所述應用工作站和所述數據接口伺服器均連接到 網絡交換機構成區域網路；所述數據接口伺服器通過網絡安全設備與外部系統網絡連 接；其中，所述數據採集伺服器包括數據採集模塊和數據處理模塊，所述數據採集模 塊用於對數值天氣預報、測風塔實時測風數據、風電場實時功率數據、風機實時運行數 據進行採集，並對採集後的數據進行工程量變換、歸零檢查、死區檢查、限值檢查、變 化率檢查、相關性檢驗、均值及標準差檢驗的處理，對不合理及缺測數據進行插補和替 代，最後將處理後的數據存儲入所述資料庫伺服器的資料庫中；所述資料庫伺服器用於實現歷史功率數據、歷史測風數據、數值天氣預報數據、 風電場運行數據的統計，對歷史功率數據、測風數據和數值天氣預報數據進行相關性分 析，對功率預測的誤差進行誤差指標的計算、統計和分析；所述應用工作站包括參數維護模塊、圖形生成顯示模塊和報表模塊，用於對預測系 統的參數維護、圖形生成顯示、報表製作列印，提供面向風電的監視畫面如地理圖、系 統工況監視圖、風電場一次接線圖、風電場工況監視圖、風機列表監視圖、實時和歷史 趨勢曲線、風速-功率曲線、風向玫瑰圖、風頻圖、風電場實際平均風速與預測平均風 速的比對曲線、風電場實際出力與預測值的實時比對曲線、風電場實際出力與預測值的 歷史比對曲線、日預測精度統計圖表、月預測精度統計圖表的生成和顯示；所述風電功率預測伺服器包括風電功率預測模塊，所述風電功率預測模塊用於根據 風電場所處地理位置的氣候特徵和風電場歷史數據情況建立預測模型，基於採集的數值 天氣預報，採用物理和統計相結合的預測方法，並結合目前風電場每颱風機的實時運行 工況對單颱風機及整個風電場的出力情況進行短期預測和超短期預測；所述數據接口伺服器包括數據接口模塊，用於為電網調度側和風電場側功率短期預 測和超短期預測結果的相互交換，風電場向電網調度上報開機容量和實時測風數據。
2.根據權利要求1所述的風電功率預測系統，其特徵在於，所述網絡安全設備為正向 物理隔離設備和反向物理隔離設備。
3.根據權利要求1所述的風電功率預測系統，其特徵在於，所述預測系統伺服器均採 用PC伺服器和工作站，運行Limix作業系統。
專利摘要本實用新型公開了一種應用於電網調度機構和風電場的風電功率預測系統，能夠實現風電功率的短期預測(未來72小時)和超短期預測(未來4小時)，該系統由數據採集伺服器、資料庫伺服器、功率預測伺服器、應用工作站和數據接口伺服器構成；所述數據採集伺服器、所述資料庫伺服器、所述功率預測伺服器、所述應用工作站和所述數據接口伺服器均與網絡交換機連接構成區域網路；所述數據接口伺服器通過網絡安全設備與外部系統網絡連接。該系統使用適合我國風電場特點的數值天氣預報，採用了物理方法和統計方法相結合的預測方法，使用多種預測算法進行組合預測，提高了預測的精度並使預測模型具有良好的適應性。
文檔編號H04L29/06GK201813161SQ201020266789
公開日2011年4月27日 申請日期2010年7月16日 優先權日2010年7月16日
發明者侯佑華, 劉軼, 嵩峰, 朱長勝, 王小海, 王暉 申請人:北京中科伏瑞電氣技術有限公司