中国短期风电功率预测技术现状与误差分析

风电功率预测是风电调度运行的基础,对提高中国风电消纳水平具有重要作用。以短期风电功率预测为研究对象,针对短期风电功率预测涉及的主要技术环节,分别梳理了国内外的研究历程,对比分析了国内外短期功率预测技术的优势。在此基础上,介绍了中国风电功率预测系统的建设情况和实际应用中的预测误差情况,从时间、空间、概率分布3个维度分析了误差的特点,从输入数据、功率预测模型2个环节分析了误差产生原因,并总结了全球面临的共性问题和中国面临的特有问题。最后从应用角度出发,对中国短期风电功率预测精度提升策略给出了相关的建议。     

风电功率预测技术及应用

随着社会经济的快速发展,能源已成为制约人类经济社会发展的主要因素之一,为了应对越来越紧张的能源供应和化石能源导致的气候影响,世界各国都十分重视可再生能源的开发和利用。欧盟提出了2020年可再生能源替代常规能源达到20%,2050年达到80%～100%的计划,中国也提出在2020年中国非化石能源占能源总量     

基于PSCAD/EMTDC的双馈式变速恒频风电机组动态模型仿真

以电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC为平台,应用电机矢量控制原理与比例-积分调节器串联校正等方法建立基于双馈感应发电机的变速风电机组控制系统模型,并将该模型与PSCAD/EMTDC模型库中的已有模型相结合,形成基于双馈感应发电机的变速风电机组动态模型。依据变速风电机组的运行特性对该模型进行校验并验证其有效性,该模型为研究基于双馈感应发电机的变速风电机组的工作特性提供了新的手段。     

地形复杂的风电场资源评估误差分析方法

由于计算模型本身的限制,风能资源地图分析与应用程序(WAsP)不能准确模拟复杂地形中风的流动变化情况,用其评价复杂地形风电场的风能资源时存在一定误差.目前,主要采用RIX方法来评估WAsP在复杂地形中的风速预测误差,长期以来一直缺少根据风速预测误差来评估风电场发电量预测误差的有效方法.文章在RIX方法的基础上,对WAsP应用于复杂地形风电场发电量预测的误差进行了研究,结合工程实践提出了一种发电量误差评估方法;根据某风电场实际发电量数据对提出的评估方法进行了验证,证明其有效性和实用性.     

考虑预报风速与功率曲线因素的风电功率预测不确定性估计

对影响风电功率预测不确定性的数值天气预报风速与风电机组功率曲线进行分析。分别从时间和风速水平角度对预报风速的不确定性进行了定量评估,提出了2种风速预报的综合不确定性评估模型;分析了风机理论功率曲线、实际运行功率曲线的不确定性以及功率曲线的固有特性对功率预测结果不确定性的影响;在此基础上提出了一种功率预测不确定评估的工程化模型。算例分析结果验证了该模型在工程应用中的可靠性和准确性。     

基于线性回归的风电功率预测误差修正方法

风电功率预测精度的好坏直接关系到发电计划的合理制定和风电功率的优先调度.为提高风电功率的预测精度,文中利用模式输出统计方法对风电功率的预测误差进行分析,根据模式输出统计方法可自动修正数值预报偏差特点,提出了基于线性回归的风电输出功率预测误差修正方法.基于实际风电场历史数据的研究表明,该方法数学原理简单、适用性强,可有效改善风电功率的预测精度,具有很好的工程实用价值.     

基于天气分型的风电功率预测方法

对风电场输出功率进行预测是保证大规模风电集中并网后电力系统安全稳定运行的有效手段。提出了种基于天气分型的风电功率预测算法,以数值天气预报(numerical weather prediction,NWP)中的风速向量和压力日变化为基础,采用主成分分析对样本进行降维处理,以聚类分析的方法对天气类型进行分类,针对不同的天气类型分别建立预测模型,并与单预测模型进行对比。研究结果表明,主成分分析结合聚类分析的方法可实现对天气现象的有效分类;对于较为稳定的天气现象,聚类模型较单模型的预测精度提高显著,而对于不稳定的天气现象,聚类模型预测精度提高有限;对总体样本而,基于天气分型的预测方法较常规方法精度提高2%以上。     

风电场最大装机容量和电网短路容量的关系

解释电网短路容量与风电场最大装机容量的关系，通过算例分析来说明根据风电场装机容量与公共连接点短路容量的比值K确定风电场装机容量的局限性。指出在K值相同时，风电场引起的电压变化还与电网阻抗角和风电场功率因数有关。对确定风电场装机容量时需要计算的内容提出建议。     

基于机舱风速数据的风电场弃风电量计算方法研究

为准确评估风电场弃风时段的电量损失,提出了一种新的风电场理论功率与弃风电量计算方法—机舱风速法。该方法基于风电机组正常运行时段的输出功率与机舱风速计的测量风速建立映射关系,再应用到弃风时段,计算风电场的理论功率与弃风电量。为研究该方法的可靠性,分析了仪器测量偏差、风机尾流波动性、开停机状态对理论功率计算结果的影响,并给出了开、停机状态下机舱测量风速的换算方法。采用风电场实测数据对机舱风速法进行了验证,验证结果显示机舱风速法计算的理论功率的相关性系数平均为0.9960,均方根误差平均为1.87%,理论电量误差平均为0.68%。与已有方法相比,机舱风速法计算精度高,便于区分电量损失来源,能针对不同开机方案进行灵活设置。机舱风速法不需要建立测风塔,但如能引入测风塔数据修正机舱风速,有可能进一步提升计算精度。