➢ 辽宁力迅风电控制系统有限公司风功率预测系统 ➢ 兆方美迪风电功率预报系统 黑龙江大唐晨光依兰风电场
上海交通大学风力发电研究中心
风功率预测系统功能设计标准
《风电场接入电网技术规定》 《风电功率预测系统功能规范》 《风电场风能资源测量方法》 《风电场风能资源评估方法》 《风电调度运行管理规范》 《风电场并网验收规范》 《风电场风能资源测量和评估技术规定》 《电工名词术语》 《继电保护和安全自动装置技术规程》 《电力工程电缆设计规范》 《继电保护设备信息接口配套标准》 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》
引自：风电功率预测功能规范
风功率预测系统功能规范
预测建模数据准备
➢ 风电场历史功率数据 ➢ 历史测风塔数据 ➢ 风电机组信息 ➢ 风电机组/风电场运行状态记录 ➢ 地形和粗糙度数据
风功率预测系统功能规范
数据采集与处理
➢ 数据采集范围
➢ 数据采集要求
➢ 数据的处理 • 所有数据存入数据库前应进行完整性及合理性检验，并对缺测和 异常数据进行补充和修正。 • 数据完整性检验应 • 缺测和异常数据处理
➢ 日预报要求并网风电场每日在规定时间前按规定要求向电网调度机构提交 次日0 时到24 时每1 5 分钟共96 个时间节点风电有功功率预测数据和开机容 量。
➢ 实时预报要求并网风电场按规定要求每15 分钟滚动上报未来1 5 分钟至4 小时风咆功率预测数据和实时的风速等气象数据。
➢ 风电场功率预测系统提供的日预测曲线最大误差不超过25% ;实时预测误 差不超过15 % 。全天预测结果的均方根误差应小子20% 。
风功率预测系统功能规范
性能要求
➢ 电网调度机构的风电功率预测系统应至少可扩容至200个风电场。 ➢ 风电功率预测单次计算时间应小于5min。 ➢ 单个风电场短期预测月均方根误差应小于20%，超短期预测第4h预测
值月均方根误差应小于15%，限电时段不参与统计。 ➢ 系统硬件平均无故障时间（MTBF）应大于500000h。 ➢ 系统月可用率应大于99%。
风电功率预测系统
目录
风电概述 风电使用现状 风功率预测系统功能规范 风功率预测系统功能介绍 风功率预测系统硬件建设 风功率预测系统指标 总结
风电
概念 风电是风能发电或者风力发电的简称。
优点 风能是一种清洁的可再生能源，其资
源丰富、转化效率高、产业化基础好、 经济优势明显、环境影响小
风功率预测系统功能规范
风电场功率预测预报考核指标 风电场发电预测预报考核指标为风电场发电预测预报准确率、合格率和上报
率.
➢ 准确率 ➢ 合格率 ➢ 上报率
引自：国家能源局关于印发风电场功率预测预报 管理暂行办法的通知
风功率预测系统功能规范
范围 标准规定了风电功率预测系统的功能，主要包括术语和定义、预测建模数据准
弱点
具有间歇性强、随机性大、可调度性弱等特点，大规模接入后对电网运行 会产生较为明显的影响。
风电使用现状
目前，我国正在发展的大容量风电场通常表现出显著的区域集中性，大 型风电场对电网产生的影响必然显著区别于国外分布式风电发展模式。同 时，我国风资源丰富、适宜建设大型风电场的地区存在局部电网建设相对 薄弱的情况，为保障电网运行的安全稳定，有时需采取限制风电场发电功 率的措施。
式中：n —— 在设定时段内的记录数； ρ —— 空气密度（kg/m^3）； vi —— 第i记录的风速（m/s）。
风功率预测
由于风能的随机性、间歇性特点，对电网的运行调度的带来困难，影 响了电网的安全稳定运行，并成为了制约风电大规模接入的关键技术问 题。
风电功率预测是指以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值 天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型， 以风速、功率或数值天气预报数据作为模型的输入，结合风电场机组的 设备状态及运行工况，得到风电场未来的输出功率，预测时间尺度包括 短期预测和超短期预测。
风功率预测系统功能规范
数据输出 ➢ 电网调度机构的风电功率预测系统至少应提供次日96点单个风电场和区域风
电功率预测数据；每15min提供一次未来4h单个风电场风电功率预测数据， 预测值的时间分辨率为15min。 ➢ 风电场的风电功率预测系统应根据调度部门的要求向调度机构的风电功率预 测系统至少上报次日96点风电功率预测曲线；每15min上报一次未来4h超短 期预测曲线，预测值的时间分辨率不小于15min。 ➢ 10.3 风电场的风电功率预测系统向调度机构上报风电功率预测曲线的同时， 应上报与预测曲线相同时段的风电场预计开机容量。 ➢ 风电场的风电功率预测系统应能够向调度机构的风电功率预测系统实时上传 风电场测风塔的测风数据，时间分辨率不小于5min。
➢ 数据的存储
风功率预测系统功能规范
预测功能要求 ➢ 总体要求 应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，采用适 当的预测方法构建特定的预测模型进行风电场的功率预测。根据预测时间尺 度的不同和实际应用的具体需求，宜采用多种方法及模型，形成最优预测策 略。 ➢ 预测的空间要求
➢ 预测的时间要求
➢ 预测执行方式
➢ 其他要求
风功率预测系统功能规范
统计分析
➢ 数据统计 ➢ 相关性分析 ➢ 误差统计 ➢ 误差分析 ➢ 考核统计
风功率预测系统功能规范
界面要求 ➢ 展示界面 ➢ 操作界面 ➢ 其他要求
安全防护要求
➢ 电网调度机构和风电场的风电功率预测系统均应运行于电力二 次系统安全区Ⅱ。
➢ 风电功率预测系统应满足电力二次系统安全防护规定的要求。
测风塔遥测站建设 ➢ 实时气象数据采集系统功能 ➢ 测风塔位置 ➢ 测量高层 ➢ 测量要素 ➢ 测量设备
风功率预测系统硬件建设
测风塔遥测站建设
设备安装
➢ 测风塔 • 高原台地和平原 • 浅山丘陵 • 山地 • 山谷地形
➢ 测风传感器 ➢ 温度计 ➢ 湿度计 ➢ 压力计
风功率预测系统指标
系统功能指标
➢ 预测系统主模块包括
• 风力预测子系统； • 风电（短期、超短期）功率预测子系统； • 系统平台应用软件； • 数据采集子系统； • 预测数据上传接口软件等。
风功率预测系统功能介绍
网络拓扑图
风功率预测系统功能介绍
软件功能介绍
➢ 实时监视信息： ➢ 风电场气象实时/历史信息： ➢ 风电场功率实时/历史信息： ➢ 误差统计分析
风功率预测系统功能介绍
系统功能
引自：中国电力科学院
风功率预测系统功能介绍
总体结构
系统结构示意图
风功率预测系统功能介绍
总体结构
➢ 预测系统需接入数据包括：
• 测风塔实时气象要素监测数据，光纤或无线送抵数据采集服务器； • 专业气象服务（数值天气预报数据），外网FTP 下载； • 风电场机组信息数据，风电场综合监控系统提供数据接口。
引自：国电南瑞NSF3100
风功率预测系统
国外风电场发电功率预测系统介绍
开发商
模型名称 特点
投运时间
ISET 德国
德国奥尔登堡大学
AWPT Previento
提供1-8h的预测，根据数值天气预报，使用神经网络 计算输出功率
2001
使用物理模型，在较大的区域内给出2天的预测结果 2002
Risø 丹麦 丹麦科技大学
风功率预测系统功能介绍
软件模块介绍
➢ 预测数据库 ➢ 人机界面 ➢ 天气预报获取解析程序 ➢ 风场风机信息采集程序 ➢ 数据采集平台（实时气象数据采集系统） ➢ 短期风功率预测模块 ➢ 超短期风功率预测模块 ➢ 误差统计计算模块
风功率预测系统硬件建设
测风塔遥测站建设
测风塔遥测站建设示意图
风功率预测系统硬件建设
丹麦科技大学
Prediktor WPPT Zephy
使用物理模型，考虑了尾流等的影响
利用自适应最小平方根法和指数遗忘算法相结合给出 0.5-36h的预测
集合了上边两个模型，可以提供0-9h和36-48h的预测
1994 1994 2003
西班 牙
西班牙可再生能源中 心开发
西班牙卡洛斯Ⅲ大学
LocalPredRegioPred
风功率预测系统功能规范
风电场运行参数统计方法
➢ 风电同时率（WPSF） ➢ 平均负荷率（ALC） ➢ 均方根误差（RMSE） ➢ 平均绝对误差（MAE） ➢ 相关性系数（r） 误差计算方法 ➢ 最大预测误差（δ max）
风功率预测系统功能介绍
系统原理构成图
风力发电机1
实时数据 数据库
防火墙
预测结果
预测请求 电网调度端
风力发电机n
数值天 气预报
预测服务器
预测结果 风电场端
预测请求
引自：华北电大风功率预测系统
风功率预测系统功能介绍
系统功能 风电场输出功率预测系统
地
风
分
理
电
组
信
场
输
息
总
出
系
输
功
统
出
率
功
预
率
测
预
测
单
预
信
算
台
测
息
法
输
结
上
管
出
果
报
理
功
统
率
计
预
评
测
价
系
统
引自：华北电大风功率预测系统
风功率预测系统功能规范
国家能源局关于印发风电场功率预测预报 管理暂行办法的通知 国能新能(201 1) 177 号
预测预报要求
➢ 风电功率预报分日预报和实时预报两种方式。 日预报是指对次日0时至24 时的预测预报，实时预报是指自上报时刻起未来15 分钟至4 小时的预测预报， 时间分辨率均为15 分钟。