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光伏發(fā)電功率出具有明顯的間歇波動(dòng)特性，大規(guī)模光伏發(fā)電接入會(huì)給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定沖擊。隨著各地風(fēng)電、光伏等可再生能源比例的增加，棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象進(jìn)一步增加。

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)是解決此問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)之一，開(kāi)展光伏電站發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法與系統(tǒng)研究具有重要的學(xué)術(shù)與應(yīng)用價(jià)值。因此，如何準(zhǔn)確的開(kāi)展光伏電站的功率預(yù)測(cè)，近幾年成為研究的熱點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者青睞。


光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)是解決此問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)之一，開(kāi)展光伏電站發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法與系統(tǒng)研

究具有重要的學(xué)術(shù)與應(yīng)用價(jià)值。因此，如何準(zhǔn)確的開(kāi)展光伏電站的功率預(yù)測(cè)，近幾年成為研究的熱點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者青睞。

之前大家一直討論，德國(guó)之所以能接納峰值出力高達(dá)70%的光伏發(fā)電，而國(guó)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(guó)的光功率預(yù)測(cè)做的好，而國(guó)內(nèi)這塊才剛起步。目前，我也接觸了多家有遠(yuǎn)見(jiàn)、有實(shí)力的企業(yè)正在布局全國(guó)范圍內(nèi)的光功率預(yù)測(cè)服務(wù)。

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法的分類

01按時(shí)間尺度分

超短期預(yù)測(cè)（＜4 h) 主要采用統(tǒng)計(jì)、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(cè)云層運(yùn)動(dòng)情況，預(yù)測(cè)到達(dá)地面的輻照強(qiáng)度，通過(guò)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度與功率轉(zhuǎn)換效率模型，從而對(duì)功率進(jìn)行預(yù)測(cè)。一般用于光伏發(fā)電控制、電能質(zhì)量評(píng)估及光伏電站組件部分的研發(fā)設(shè)計(jì)等。

短期預(yù)測(cè)(＜48 h) 主要以NWP（天氣預(yù)報(bào)信息） 數(shù)據(jù)為主，通過(guò)建立歷史輸入數(shù)據(jù)與歷史輸出功率的映射關(guān)系，進(jìn)而獲得光伏電站輸出功率的預(yù)測(cè)值。一般用于電力系統(tǒng)的功率平衡和經(jīng)濟(jì)調(diào)度、日前發(fā)電計(jì)劃制定、電力市場(chǎng)交易、暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估等。

中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)(＞1 周) 主要用于系統(tǒng)的檢修安排、發(fā)電量的預(yù)測(cè)等。

02按預(yù)測(cè)方式分

直接預(yù)測(cè)：通過(guò)早8 點(diǎn)～晚5 點(diǎn)的輸出功率曲線規(guī)律，直接對(duì)光伏電站的出力進(jìn)行功率預(yù)測(cè)。

間接預(yù)測(cè)：先對(duì)太陽(yáng)輻照量的預(yù)測(cè)，然后根據(jù)預(yù)測(cè)的太陽(yáng)輻照量折算出光伏發(fā)電的出力。

03按預(yù)測(cè)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(duì)應(yīng)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步對(duì)光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)的一種方法。物理方法的預(yù)測(cè)精度比統(tǒng)計(jì)方法略差，但優(yōu)點(diǎn)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(jì)方法：通過(guò)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(diǎn)，建立歷史數(shù)據(jù)與輸出功率的函數(shù)映射關(guān)系，進(jìn)一步對(duì)光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)的一種方法。統(tǒng)計(jì)方法需要大量歷史的光伏電站出具數(shù)據(jù)作為建模基礎(chǔ)，只適用投運(yùn)時(shí)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(shí)間序列預(yù)測(cè)法、自回歸滑動(dòng)平均模型法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機(jī)法、小波分析方法、灰色預(yù)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)的結(jié)果，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，提取一種誤差較小且操作簡(jiǎn)單的方法應(yīng)用于功率預(yù)測(cè);

第二種是按權(quán)重加權(quán)幾種預(yù)測(cè)方法的結(jié)果，然后平均，既實(shí)現(xiàn)了預(yù)測(cè)信息的最大化利用，又優(yōu)化了所有預(yù)測(cè)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(cè)的精度。

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的組成

01光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏組件實(shí)施光電轉(zhuǎn)換后經(jīng)控制器將直流電分配給直流負(fù)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(guò)箱變升壓后接入電網(wǎng)，再通過(guò)箱變降壓供給交流負(fù)荷。最后通過(guò)DC /AC 逆變控制反饋到光伏陣列，以調(diào)節(jié)光伏陣列進(jìn)行MPPT 控制。

02數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)

主要提供當(dāng)天或未來(lái)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(shí)間等) 實(shí)時(shí)傳給預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并進(jìn)行處理。

03預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

主要是對(duì)光伏電站的NWP 歷史信息、輸出功率歷史信息等進(jìn)行存儲(chǔ)管理。

04光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)

光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)是該系統(tǒng)的核心部分，根據(jù)相應(yīng)的預(yù)測(cè)算法，將實(shí)時(shí)NWP 信息與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，選擇適當(dāng)?shù)墓β暑A(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，算出預(yù)測(cè)當(dāng)日的輸出功率預(yù)測(cè)值及預(yù)測(cè)誤差。

05EMS 能量管理系統(tǒng)

EMS 是現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)( 含硬、軟件) 總稱，由基礎(chǔ)功能和應(yīng)用功能兩個(gè)部分組成。基礎(chǔ)功能包括: 計(jì)算機(jī)、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(dòng)發(fā)電控制( AGC) 與計(jì)劃、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析3 部分，系統(tǒng)中用戶可以通過(guò)操作界面對(duì)該預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，對(duì)發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行有條理的規(guī)劃。

原標(biāo)題：光伏電站發(fā)電功率預(yù)測(cè)詳解