[發(fā)明專利]一種風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的發(fā)電功率預(yù)測方法

在審

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• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107832869A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸旭峰;張義蓮;周笛青;王霄峰;袁思遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31230
• 代理人: 張民華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的發(fā)電功率預(yù)測方法。

背景技術(shù)

發(fā)電功率預(yù)測是根據(jù)裝機容量、氣象(溫度、風(fēng)速、光照強度)、發(fā)電量等歷史數(shù)據(jù)，尋求發(fā)電功率與各種相關(guān)因素之間的關(guān)系，從而對發(fā)電功率曲線進行科學(xué)預(yù)測。在能量管理系統(tǒng)中可以提供兩種短期發(fā)電功率預(yù)測：日前發(fā)電功率預(yù)測(預(yù)測1-7天)和實時發(fā)電功率預(yù)測(預(yù)測接下來兩小時)。

發(fā)電功率預(yù)測包括對小區(qū)/園區(qū)接入的新能源，如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等的發(fā)電功率的預(yù)測；燃?xì)廨啓C發(fā)電功率和蓄電池充放電功率可實時調(diào)度，在樓宇EMS或社區(qū)EMS的優(yōu)化中，可直接根據(jù)優(yōu)化結(jié)果進行調(diào)度。

發(fā)電功率預(yù)測尋求發(fā)電功率與氣象等相關(guān)因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，研究發(fā)電功率變化規(guī)律。特別是風(fēng)力發(fā)電功率與風(fēng)速、日天氣類型等因素之間的關(guān)系，光伏發(fā)電功率與光照強度、溫度、日天氣類型等因素之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)預(yù)測未來風(fēng)力發(fā)電功率曲線和光伏發(fā)電功率曲線。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的發(fā)電功率預(yù)測方法，本發(fā)明可實現(xiàn)功率預(yù)測模型的快速建立，算法通用性強，通過對發(fā)電功率的預(yù)測，可以及時調(diào)整調(diào)度計劃，減少系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量，降低了運行成本的同時，保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定與安全。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的發(fā)電功率預(yù)測方法，法步驟如下：

(1)根據(jù)算法精度和運算速度的要求，建立風(fēng)機功率模型和光伏電池功率模型，

確定各功率模型的輸入、輸出量；

(2)根據(jù)步驟(1)建立的功率模型的輸入數(shù)據(jù)的要求、相關(guān)的氣象預(yù)測信息和歷史氣象數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)相似日原則，得到預(yù)測所需的輸入數(shù)據(jù)信息；

相似日原則是指氣象條件相似時，發(fā)電功率也取相似的原理，建立天氣情況歷史數(shù)據(jù)庫和發(fā)電功率曲線歷史數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫中取最相似日作為基準(zhǔn)；

(3)輸入包括風(fēng)速的天氣數(shù)據(jù)和風(fēng)機型號、參數(shù)、裝機容量信息，根據(jù)步驟(1)建立的風(fēng)機功率模型，計算并輸出風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測曲線；

(4)輸入溫度、光照強度等天氣數(shù)據(jù)和光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率、安裝角度、裝機容量信息，根據(jù)步驟(1)建立的光伏電池功率模型計算并輸出光伏發(fā)電功率預(yù)測曲線；

(5)根據(jù)步驟(3)和步驟(4)的風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測曲線和光伏發(fā)電功率預(yù)測曲線，實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的發(fā)電功率的實時預(yù)測。

進一步地，根據(jù)本發(fā)明所述的風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的發(fā)電功率預(yù)測方法，所述的步驟(1)中，風(fēng)機功率模型和光伏電池功率模型均包括對應(yīng)的簡化功率模型和經(jīng)典工功率模型，當(dāng)計算精度要求較高、運算速度要求較低時，選擇經(jīng)典功率模型；當(dāng)計算精度要求較低、運算速度要求較高時，選擇簡化功率模型。

進一步地，根據(jù)本發(fā)明所述的風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的發(fā)電功率預(yù)測方法，所述的步驟(1)中，建立風(fēng)機的經(jīng)典功率模型為：

其中，P為風(fēng)機的輸出功率；

ρ為空氣密度；

A為風(fēng)機的風(fēng)輪掃過的面積；

D為風(fēng)輪半徑；

v為風(fēng)機輪轂高度處的風(fēng)速；

C_p為風(fēng)輪效率；

v_i為切入風(fēng)速；

v_o為切出風(fēng)速；

v_N為額定風(fēng)速；

P_N為風(fēng)機的額定輸出功率。

進一步地，根據(jù)本發(fā)明所述的風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的發(fā)電功率預(yù)測方法，所述的步驟(1)中，建立風(fēng)機的簡化功率模型為：

進一步地，根據(jù)本發(fā)明所述的風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電的發(fā)電功率預(yù)測方法，所述的步驟(1)中，建立光伏電池的經(jīng)典功率模型：

P＝UIη_a

其中，

式中：Uoc與Isc分別開路電壓和短路電流；

Um與Im分別為最大功率點電壓和電流；

α與β分別為參考輻射強度下電流和電壓溫度變化系數(shù)；

Rs為光伏組件的串聯(lián)電阻；

Np與Ns分別為光伏陣列中光伏組件并聯(lián)數(shù)和串聯(lián)數(shù)；

G太陽輻射強度；

Tc光伏陣列的電池表面溫度；

η_a為光伏陣列的組合因子；

T_ref和G_ref分別為環(huán)境溫度和太陽輻射強度的參考值。