專利名稱：基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在煤炭、石油等常規(guī)能源日漸枯竭和嚴(yán)重的環(huán)境問題的背景下，風(fēng)力發(fā)電作為目前在可再生能源中技術(shù)最成熟、最具有規(guī)?；_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)，日益得到國(guó)家的高度重視和大力扶持，在近些年得到飛速發(fā)展。隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，大型風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的影響也越來(lái)越顯著。我國(guó)風(fēng)電基地一般處于人煙稀少地區(qū)，負(fù)荷量小，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也相對(duì)比較薄弱。風(fēng)能所具有的隨機(jī)性、間歇性和不可控性的特點(diǎn)以及在實(shí)際運(yùn)行中，多數(shù)風(fēng)電所具有的反調(diào)峰特性，使得對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的出力趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)變得困難，造成電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度困難和復(fù)雜化，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大的影響。為了在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，提高風(fēng)電上網(wǎng)電量，建立風(fēng)電預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)是很有必要的。目前，國(guó)外對(duì)風(fēng)電預(yù)測(cè)的研究已經(jīng)有20多年的歷史了，最早的研究單位是丹麥的 Risoe國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，隨后德國(guó)也進(jìn)行了深入的研究，各風(fēng)電強(qiáng)國(guó)都意識(shí)到了風(fēng)電預(yù)測(cè)的價(jià)值和意義，紛紛開發(fā)出了自己的商用預(yù)測(cè)系統(tǒng)并投入運(yùn)營(yíng)。如丹麥國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Prediktor預(yù)報(bào)系統(tǒng)、西班牙的LocalPred預(yù)報(bào)系統(tǒng)和德國(guó)的AWPT預(yù)報(bào)系統(tǒng)等。Prediktor預(yù)報(bào)系統(tǒng)首先利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式HIRLAM提供風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的風(fēng)速分布，然后利用WASP進(jìn)一步綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)附近的障礙物、粗糙度變化等因素提供分辨率更高的風(fēng)速預(yù)報(bào)，最后由發(fā)電量計(jì)算模塊Ris Park在預(yù)報(bào)的風(fēng)速的基礎(chǔ)上計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率。LocalPred預(yù)報(bào)系統(tǒng)首先利用高分辨率的中尺度模式MM5或者NWP模式結(jié)合流體力學(xué)軟件計(jì)算風(fēng)速等氣象預(yù)報(bào)場(chǎng)，再通過統(tǒng)計(jì)模塊(MOS)對(duì)預(yù)報(bào)風(fēng)速進(jìn)行修正，最后通過歷史出力數(shù)據(jù)與同期風(fēng)速等氣象場(chǎng)建立的功率輸出模型進(jìn)行那個(gè)功率預(yù)報(bào)。Previento預(yù)報(bào)系統(tǒng)在利用數(shù)值模式預(yù)報(bào)風(fēng)機(jī)輪轂所在高度風(fēng)速的基礎(chǔ)之上結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)周圍地形、地表粗糙度及熱力層的影響對(duì)風(fēng)速進(jìn)行訂正，最后通過功率預(yù)報(bào)模塊進(jìn)行功率預(yù)報(bào)。中國(guó)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)處于初步研究階段，國(guó)內(nèi)也有不少單位進(jìn)行了風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的研究。如吉林電力公司、國(guó)家電網(wǎng)西北分部、華北電力大學(xué)、中國(guó)氣象局等都建設(shè)了風(fēng)電功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。風(fēng)電功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的高低，直接影響各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也影響調(diào)度部門做出合理的發(fā)電計(jì)劃。雖然國(guó)內(nèi)不少單位都有了初步成形的風(fēng)電預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，但是由于預(yù)測(cè)方法、數(shù)據(jù)源單一等原因使得功率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度都不高，沒有達(dá)到實(shí)用化要求，另外由于我國(guó)的風(fēng)資源在地理上分布相對(duì)比較集中，導(dǎo)致國(guó)外成熟的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)并不能直接應(yīng)用在我國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是影響風(fēng)電功率預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度一個(gè)至關(guān)重要的因素。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在預(yù)測(cè)精度低、安全及穩(wěn)定性差以致達(dá)不到實(shí)用化要求等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問題，提出基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)測(cè)精度高、運(yùn)行安全及穩(wěn)定性好以致可以在電力調(diào)度實(shí)用化運(yùn)行的優(yōu)
點(diǎn)O為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，包括
應(yīng)用物理和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法建立各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型； 獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，輸入所述預(yù)測(cè)模型；
所述預(yù)測(cè)模型基于輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，獲取能夠應(yīng)用于電力調(diào)度和建立新預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。進(jìn)一步地，所述建立各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型的操作包括
獲取至少包含多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電場(chǎng)歷史測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)、風(fēng)電場(chǎng)輸出功率歷史數(shù)據(jù)、風(fēng)電場(chǎng)所處區(qū)域的地形地貌、以及風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的基本數(shù)據(jù)；
通過統(tǒng)計(jì)方法，或者物理方法與統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合的方法，對(duì)所得基本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型。進(jìn)一步地，所述獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的操作包括 從數(shù)值天氣預(yù)報(bào)各服務(wù)商的服務(wù)器，下載各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)；
對(duì)所得各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和D/A轉(zhuǎn)換，得到各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)；
對(duì)所得各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和加權(quán)計(jì)算，得到用于輸入預(yù)測(cè)模型的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，所述數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，至少包含從各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)得到風(fēng)速數(shù)據(jù)、 風(fēng)向數(shù)據(jù)、氣溫?cái)?shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)與濕度數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)模型基于輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理的操作包括
所述數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)經(jīng)NWP系統(tǒng)處理后，輸出粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)； 基于大氣邊界層動(dòng)力學(xué)與邊界層氣象理論，將所述粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化處理， 得到風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際地形、地貌條件下的預(yù)測(cè)值；
將所述預(yù)測(cè)值中的預(yù)測(cè)風(fēng)速及風(fēng)向，轉(zhuǎn)換為風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向； 結(jié)合風(fēng)電機(jī)組間尾流影響，將所得風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組的功率曲線，得出風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率；
對(duì)所有風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率進(jìn)行求和，得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)功率，即得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果。進(jìn)一步地，以上所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，該方法還包括對(duì)所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)的操作，和/或， 對(duì)所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行顯示的操作。同時(shí)，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元、EMS系統(tǒng)與預(yù)測(cè)處理單元，其中
所述EMS系統(tǒng)，用于提供建立各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)；
所述天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元，用于獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，并輸入預(yù)測(cè)模
型；
所述預(yù)測(cè)處理單元，用于基于EMS系統(tǒng)提供的建立各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型；以及，用于所述預(yù)測(cè)模型基于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，獲取能夠應(yīng)用于電力調(diào)度和建立新預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。進(jìn)一步地，所述EMS系統(tǒng)，包括風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊與EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)，其中
所述風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊，用于從數(shù)值天氣預(yù)報(bào)各服務(wù)商的服務(wù)器，下載各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)；
所述EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)，用于對(duì)所得各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和D/A轉(zhuǎn)換，得到各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)；以及，
用于對(duì)所得各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和加權(quán)計(jì)算，得到用于輸入預(yù)測(cè)模型的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)；
所述數(shù)據(jù)調(diào)度模塊，用于風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊與EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交互。進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)處理單元，包括NWP處理模塊與預(yù)測(cè)計(jì)算處理機(jī)，其中 所述NWP處理模塊，用于將數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，輸出粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；
所述預(yù)測(cè)計(jì)算處理機(jī)，用于基于大氣邊界層動(dòng)力學(xué)與邊界層氣象理論，將所述粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化處理，得到風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際地形、地貌條件下的預(yù)測(cè)值；
將所述預(yù)測(cè)值中的預(yù)測(cè)風(fēng)速及風(fēng)向，轉(zhuǎn)換為風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向； 結(jié)合風(fēng)電機(jī)組間尾流影響，將所得風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組的功率曲線，得出風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率；
對(duì)所有風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率進(jìn)行求和，得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)功率，即得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果。進(jìn)一步地.以上所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，還包括預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)交互單元與通信單元，其中
所述預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，作為數(shù)據(jù)中心，用于存儲(chǔ)、調(diào)取及更新來(lái)自天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、來(lái)自EMS系統(tǒng)的實(shí)發(fā)風(fēng)電功率數(shù)據(jù)、以及來(lái)自預(yù)測(cè)處理單元的預(yù)測(cè)結(jié)果；
所述人機(jī)交互單元，用于與用戶交互，完成至少包含數(shù)據(jù)及曲線顯示、以及系統(tǒng)管理及維護(hù)的操作；
所述通信單元，用于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元、EMS系統(tǒng)、預(yù)測(cè)處理單元與人機(jī)交互單元彼此間的數(shù)據(jù)交互。
本發(fā)明各實(shí)施例的實(shí)施例的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，應(yīng)用于酒泉千萬(wàn)千瓦風(fēng)電基地，規(guī)模較大。本發(fā)明各實(shí)施例的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，由于該方法包括應(yīng)用物理和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法建立各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型；獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，輸入預(yù)測(cè)模型；預(yù)測(cè)模型基于輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，獲取能夠應(yīng)用于電力調(diào)度和建立新預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果；可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率72小時(shí)預(yù)測(cè)，有利于提高風(fēng)電系統(tǒng)總的額定裝機(jī)容量；對(duì)發(fā)電計(jì)劃制定、發(fā)供電平衡、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用，以解決調(diào)度部門調(diào)配系統(tǒng)備用電源時(shí)僅靠風(fēng)電裝機(jī)容量和風(fēng)電上網(wǎng)電量的歷史數(shù)據(jù)來(lái)估算風(fēng)電功率的問題；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)測(cè)精度低、安全及穩(wěn)定性差以致達(dá)不到實(shí)用化要求的缺陷，以實(shí)現(xiàn)測(cè)精度高、運(yùn)行安全及穩(wěn)定性好以致可以在電力調(diào)度實(shí)用化運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法的流程示意圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖3為根據(jù)本發(fā)明基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的工作原理示意圖4為根據(jù)本發(fā)明基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的工作原理示意圖。結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下
1-天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元；11-因特網(wǎng)模塊；12-歐洲氣象臺(tái)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)；13-蘭州氣象臺(tái)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)；14-中國(guó)電科院數(shù)值天氣預(yù)報(bào)；2-人機(jī)交互單元；21-圖形用戶界面接口 ；22-圖形用戶界面模塊；3-預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)；31-預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)接口 ；32-預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；4-EMS系統(tǒng)；41-風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊；42-數(shù)據(jù)調(diào)度模塊；43-EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)；5-預(yù)測(cè)處理單元；51-NWP處理模塊；52-預(yù)測(cè)計(jì)算處理機(jī)；6-通信單元；61-網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備；62-網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。方法實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1和圖2所示，提供了基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法。如圖1所示，本實(shí)施例的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，包括
步驟100 應(yīng)用物理和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法建立各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型； 步驟101 獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，輸入預(yù)測(cè)模型； 步驟103 所述預(yù)測(cè)模型基于輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，獲取能夠應(yīng)用于電力調(diào)度和建立新預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。優(yōu)選地，如圖2所示，上述實(shí)施例的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，具體包括
步驟200 獲取至少包含多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電場(chǎng)歷史測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)、風(fēng)電場(chǎng)輸出功率歷史數(shù)據(jù)、風(fēng)電場(chǎng)所處區(qū)域的地形地貌、以及風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的基本數(shù)據(jù)；
步驟201 通過統(tǒng)計(jì)方法，或者物理方法與統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合的方法，對(duì)步驟200所得基本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型，執(zhí)行步驟205 ；
步驟202 從數(shù)值天氣預(yù)報(bào)各服務(wù)商的服務(wù)器，下載各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)； 步驟203 對(duì)步驟202所得各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和D/A轉(zhuǎn)換，得到各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)；
步驟204 對(duì)步驟203所得各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和加權(quán)計(jì)算，得到用于輸入預(yù)測(cè)模型的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟205 ；在步驟204中，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，至少包含從各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)得到風(fēng)速數(shù)據(jù)、風(fēng)向數(shù)據(jù)、氣溫?cái)?shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)與濕度數(shù)據(jù)；
步驟205 將步驟204所得各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，輸入步驟202所得預(yù)測(cè)模
型；
步驟206 在步驟205中輸入預(yù)測(cè)模型的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，經(jīng)NWP系統(tǒng)處理后，輸出粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；
步驟207 基于大氣邊界層動(dòng)力學(xué)與邊界層氣象理論，將步驟206所得粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行精細(xì)化處理，得到風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際地形、地貌條件下的預(yù)測(cè)值；
步驟208 將步驟207所得預(yù)測(cè)值中的預(yù)測(cè)風(fēng)速及風(fēng)向，轉(zhuǎn)換為風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向；
步驟209 結(jié)合風(fēng)電機(jī)組間尾流影響，將步驟208所得風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組的功率曲線，得出風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率；
步驟210 對(duì)所有諸如步驟209所得風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率進(jìn)行求和，得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)功率，即得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果。在步驟210中，還可以對(duì)所得預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)及曲線顯示、以及系統(tǒng)管理及維護(hù)等操作。在上述實(shí)施例中，利用多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電場(chǎng)歷史測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)、風(fēng)電場(chǎng)輸出功率歷史數(shù)據(jù)、風(fēng)電場(chǎng)所處區(qū)域的地形地貌和風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)方法或物理與統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法，建立各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型；再以數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)模型的輸入， 預(yù)測(cè)各風(fēng)電場(chǎng)和全省次日風(fēng)電出力情況。在上述實(shí)施例中，獲取數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型非常復(fù)雜，并且需要大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，一般由國(guó)家氣象局負(fù)責(zé)預(yù)報(bào)。一般全球模型的水平分辨率為80X80km2到40X40km2。全球模型驅(qū)動(dòng)局部模型，使分辨率降低。確定預(yù)測(cè)系統(tǒng)的初始狀態(tài)需要大量的數(shù)據(jù)。大量的氣象觀測(cè)站、浮標(biāo)、雷達(dá)、觀測(cè)船、氣象衛(wèi)星和飛機(jī)等負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)。世界氣象組織制定了數(shù)據(jù)格式和測(cè)量周期的標(biāo)準(zhǔn)。這些資料都是不同時(shí)刻觀測(cè)得到的，并且這些資料的精度一般都比常規(guī)資料差。 因此，如何利用這些非常規(guī)的觀測(cè)資料，把他們和常規(guī)資料配合起來(lái)，豐富初始場(chǎng)的信息， 是個(gè)重要的問題。需要采用四維同化方法把不同時(shí)刻、不同地區(qū)、不同性質(zhì)的氣象資料不斷輸入計(jì)算機(jī)，通過一定的預(yù)報(bào)模式，使之在動(dòng)力和熱力上協(xié)調(diào)，得到質(zhì)量場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)基本達(dá)到平衡的初始場(chǎng)，提供給預(yù)報(bào)模式使用。四維同化主要有三部分組成，一是預(yù)報(bào)模式，二是客觀分析，三是初始化。模式的作用是將先前的資料外推到當(dāng)前的分析時(shí)刻；分析是將模式預(yù)報(bào)的信息與當(dāng)前的觀測(cè)資料結(jié)合起來(lái)，內(nèi)插到格點(diǎn)上；初始化則是將分析場(chǎng)中的高頻重力波過濾，保證計(jì)算的穩(wěn)定性。目前歐美國(guó)家使用的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)主要有下面幾種。歐洲中尺度氣象預(yù)報(bào)中心綜合系統(tǒng)(ECMWF)，美國(guó)環(huán)境預(yù)報(bào)中心綜合系統(tǒng)(NCEP)開發(fā)的T170L42預(yù)報(bào)系統(tǒng)，日本譜展開模式T213L30，英國(guó)統(tǒng)一模式UM，德國(guó)氣象服務(wù)機(jī)構(gòu)(DWD)開發(fā)的Lokal model 1模型，中國(guó)國(guó)家氣象局開發(fā)的T213L31等。高時(shí)空分辨率的氣象要素精細(xì)化預(yù)報(bào)(如風(fēng)速，風(fēng)向等)不可能僅僅依賴數(shù)值模式分辨率的提高來(lái)獲得。這是因?yàn)?，一方面受?jì)算機(jī)性能的限制，另一方面，過高的分辨率會(huì)使數(shù)據(jù)以及模式本身的不確定性得到放大，甚至?xí)m得其反。所以，在這種情況下，使用模式輸出的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品再加上統(tǒng)計(jì)學(xué)或者人工智能技術(shù)就可以得到較高分辨率的預(yù)報(bào)結(jié)果。在上述實(shí)施例中，風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的物理方法，主要基于大氣邊界層動(dòng)力學(xué)與邊界層氣象理論，將NWP系統(tǒng)輸出的粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)精細(xì)化為風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際地形、地貌條件下的預(yù)測(cè)值，并將預(yù)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向轉(zhuǎn)換為風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速、風(fēng)向，考慮風(fēng)電機(jī)組間尾流影響后，再將預(yù)測(cè)風(fēng)速應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組的功率曲線，由此得出風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率，最后， 對(duì)所有風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率求和，得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)功率。粗糙度變化模型與地形變化模型的輸出結(jié)果均為針對(duì)研究范圍邊緣(此處為 IOkm)的上風(fēng)向未受擾風(fēng)速的增速因子(地形模型還輸出相對(duì)于上風(fēng)向的風(fēng)向偏轉(zhuǎn))，因此， 應(yīng)用增速因子計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)粗糙度與地形變化對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)時(shí)，首先需要確定上風(fēng)向未受擾風(fēng)速、風(fēng)向，而為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輪轂高度風(fēng)速、風(fēng)向的預(yù)測(cè)，又必須建立NWP風(fēng)速、風(fēng)向與參考風(fēng)速、風(fēng)向的聯(lián)系。反映大尺度氣流變化的地轉(zhuǎn)風(fēng)常作為聯(lián)系邊界層中不同位置風(fēng)速、風(fēng)向的橋梁，并可由地轉(zhuǎn)拖曳定律建立地轉(zhuǎn)風(fēng)與近地面層特征量的聯(lián)系，而地轉(zhuǎn)拖曳定律結(jié)合對(duì)數(shù)風(fēng)廓線還可以對(duì)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行外推。風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的影響因素主要有風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、濕度及地表粗糙度等。 因此從數(shù)值天氣預(yù)報(bào)得到的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、濕度等數(shù)據(jù)都是預(yù)測(cè)模型的必要輸入。 但是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)歷史數(shù)據(jù)中同樣也存在一定的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，需要進(jìn)一步處理才能應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)輸出功率預(yù)測(cè)。以數(shù)字化地圖為基礎(chǔ)，以數(shù)值天氣預(yù)報(bào)或測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)作為模型的輸入， 建立用于功率預(yù)測(cè)的物理模型。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字化模型，考慮地形、障礙物、粗糙度及風(fēng)機(jī)間尾流效應(yīng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的影響，將特定位置的風(fēng)速外推至每臺(tái)風(fēng)機(jī)輪轂高度處的風(fēng)速，結(jié)合特定機(jī)組的功率曲線，計(jì)算得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率。在上述實(shí)施例中，風(fēng)電場(chǎng)信息采集包括歷史功率數(shù)據(jù)采集、歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)采集。功率數(shù)據(jù)可以在風(fēng)電場(chǎng)中央監(jiān)控系統(tǒng)中取得。中央監(jiān)控系統(tǒng)每15分鐘采集風(fēng)電場(chǎng)的出力情況并保存在指定的文件夾中。不同公司開發(fā)的中央監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不同，需要其在指定環(huán)境下才能打開。風(fēng)速數(shù)據(jù)的采集需要在風(fēng)電場(chǎng)具有代表性的地點(diǎn)建立測(cè)風(fēng)塔。在地形簡(jiǎn)單、風(fēng)速穩(wěn)定的小風(fēng)電場(chǎng)一個(gè)測(cè)風(fēng)塔基本上就能夠代表整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速情況。但是在地形復(fù)雜的風(fēng)電場(chǎng)(比如山地地形)，則需要選擇多個(gè)典型地點(diǎn)建立測(cè)風(fēng)塔才能正確表示出該風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速情況。測(cè)風(fēng)塔高度一般在70米，根據(jù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的需要，在測(cè)風(fēng)塔上需要安裝的傳感器有風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、氣壓傳感器和濕度傳感器。具體地，各傳感器的安裝溫度傳感器、氣壓濕度傳感器可以安裝在10米高處，風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器可以在10米、30米、50米、70米處各安裝一個(gè)。可以采用上述物理方法和統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合的方法建立預(yù)測(cè)模型，該預(yù)測(cè)模型主要為風(fēng)電場(chǎng)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速、風(fēng)電場(chǎng)歷史功率數(shù)據(jù)等。輸出為風(fēng)電場(chǎng)的功率。上述實(shí)施例采用多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的預(yù)測(cè)方法，有利于提高預(yù)測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)結(jié)果能夠用于電力調(diào)度部門和風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖3和圖4所示，提供了基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法。如圖3所示，本實(shí)施例的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1、EMS系統(tǒng)4與預(yù)測(cè)處理單元5，其中EMS系統(tǒng)4，用于提供建立各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)；天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1，用于獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，并輸入預(yù)測(cè)模型；預(yù)測(cè)處理單元5，基于EMS系統(tǒng)提供的建立各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型；以及，用于預(yù)測(cè)模型基于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，獲取能夠應(yīng)用于電力調(diào)度和建立新預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。進(jìn)一步地，上述實(shí)施例的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，還包括預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)3、人機(jī)交互單元2與通信單元6，其中預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)3，作為數(shù)據(jù)中心，用于存儲(chǔ)、調(diào)取及更新來(lái)自天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、來(lái)自EMS 系統(tǒng)4的實(shí)發(fā)風(fēng)電功率數(shù)據(jù)、以及來(lái)自預(yù)測(cè)處理單元5的預(yù)測(cè)結(jié)果，各軟件模塊均通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)完成數(shù)據(jù)的交互；人機(jī)交互單元2，用于與用戶交互，完成至少包含數(shù)據(jù)及曲線顯示、以及系統(tǒng)管理及維護(hù)的操作；通信單元6，用于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1、EMS系統(tǒng)4、 預(yù)測(cè)處理單元5與人機(jī)交互單元2彼此間的數(shù)據(jù)交互。在上述實(shí)施例中，預(yù)測(cè)處理單元5，從預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)3中取出數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，經(jīng)預(yù)測(cè)模型計(jì)算出風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果，并將預(yù)測(cè)結(jié)果送回預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)3。優(yōu)選地，如圖4所示，上述實(shí)施例的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1、人機(jī)交互單元2、預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)3、EMS系統(tǒng)4、預(yù)測(cè)處理單元5與通信單元6，天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1、預(yù)測(cè)處理單元5、通信單元6、EMS系統(tǒng)4依次連接，預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)3分別與預(yù)測(cè)處理單元5及通信單元6連接，人機(jī)交互單元與通信單元6連接。其中，上述天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1，包括因特網(wǎng)模塊11、歐洲氣象臺(tái)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)12、蘭州氣象臺(tái)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)13與中國(guó)電科院數(shù)值天氣預(yù)報(bào)14 ；預(yù)測(cè)處理單元5，包括 NWP處理模塊51與預(yù)測(cè)計(jì)算處理機(jī)52 ；通信單元6，包括網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備61與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)62 ； EMS系統(tǒng)4，包括風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊41、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊42與EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)43 ；預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)3，包括預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)接口 31與預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器32 ；人機(jī)交互單元 2，包括圖形用戶界面接口 21與圖形用戶界面模塊22。在上述實(shí)施例中，風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊41，將各風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)功率、風(fēng)速等數(shù)據(jù)傳送到預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)3中，同時(shí)將預(yù)測(cè)結(jié)果從預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)3上取出，發(fā)送給EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)43。在上述實(shí)施例中，因特網(wǎng)模塊11，分別經(jīng)歐洲氣象臺(tái)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)12、蘭州氣象臺(tái)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)13與中國(guó)電科院數(shù)值天氣預(yù)報(bào)14后，依次與NWP處理模塊51、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備61與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)62連接；預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器32、預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)接口 31、預(yù)測(cè)計(jì)算處理機(jī)52與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)62依次連接，預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)接口 31、圖形用戶界面接口 21及 EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)43均與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)62連接；EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)43、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊42與風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊41依次連接，圖形用戶界面接口 21與圖形用戶界面模塊22連接。在上述EMS系統(tǒng)4中，風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊41，用于從數(shù)值天氣預(yù)報(bào)各服務(wù)商的服務(wù)器，下載各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)；EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)43，用于對(duì)所得各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)， 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和D/A轉(zhuǎn)換，得到各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)；以及，用于對(duì)所得各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和加權(quán)計(jì)算，得到用于輸入預(yù)測(cè)模型的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)調(diào)度模塊42，用于風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊與EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交互。在上述預(yù)測(cè)處理單元5中，NWP處理模塊51，用于將數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，輸出粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；預(yù)測(cè)計(jì)算處理機(jī)52，用于基于大氣邊界層動(dòng)力學(xué)與邊界層氣象理論，將粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化處理，得到風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際地形、地貌條件下的預(yù)測(cè)值；將預(yù)測(cè)值中的預(yù)測(cè)風(fēng)速及風(fēng)向，轉(zhuǎn)換為風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向；結(jié)合風(fēng)電機(jī)組間尾流影響，將所得風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組的功率曲線，得出風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率；對(duì)所有風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率進(jìn)行求和，得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)功率，即得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果。在圖4所示的實(shí)施例中，天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1中包含了 3套高精度的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，分別是歐洲氣象臺(tái)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)12、蘭州氣象臺(tái)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)13和中國(guó)電科院數(shù)值天氣預(yù)報(bào)14，通過NWP處理模塊51對(duì)3套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行分析、加權(quán)計(jì)算得出最終預(yù)測(cè)風(fēng)場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。NWP處理模塊51與網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備61、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)62之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊41中的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速、風(fēng)向、 氣溫、氣壓采集器和風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)信息采集器。預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器32通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)62、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備61和NWP處理模塊51和EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)43相連接，EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)43通過數(shù)據(jù)調(diào)度模塊42與風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集設(shè)備(即風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊41) 相連接，預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器32采用PC機(jī)系統(tǒng)，裝入Windows XP操作系統(tǒng)。
數(shù)值天氣預(yù)報(bào)提供風(fēng)電場(chǎng)所在位置近地層的各種氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，每12小時(shí)預(yù)報(bào)一次，一天預(yù)報(bào)2次，每次預(yù)報(bào)72小時(shí)。天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元1提供的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制格式，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制格式作為預(yù)測(cè)模型的輸入。風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊41主要是在風(fēng)電場(chǎng)關(guān)鍵位置設(shè)立測(cè)風(fēng)塔，采集風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、氣壓等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后也作為預(yù)測(cè)模型的輸入數(shù)據(jù)。預(yù)測(cè)處理單元5主要對(duì)風(fēng)速和功率進(jìn)行預(yù)測(cè)， 是基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的核心。因?yàn)槊總€(gè)風(fēng)電場(chǎng)的地理位置、氣象條件都不相同，所以預(yù)測(cè)模型要具有可調(diào)整性，軟件實(shí)現(xiàn)模塊主要包括數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換及⑶I圖形界面。上述實(shí)施例的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率72小時(shí)預(yù)測(cè)，提高系統(tǒng)總的額定裝機(jī)容量；對(duì)發(fā)電計(jì)劃制定、發(fā)供電平衡、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用；有利于解決調(diào)度部門調(diào)配系統(tǒng)備用電源時(shí)僅靠風(fēng)電裝機(jī)容量和風(fēng)電上網(wǎng)電量的歷史數(shù)據(jù)來(lái)估算風(fēng)電功率的問題。綜上所述，本發(fā)明各實(shí)施例的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，由于該方法包括應(yīng)用物理和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法建立各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型；獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，輸入預(yù)測(cè)模型；預(yù)測(cè)模型基于輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，獲取能夠應(yīng)用于電力調(diào)度和建立新預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果；可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率72小時(shí)預(yù)測(cè)，有利于提高風(fēng)電系統(tǒng)總的額定裝機(jī)容量；對(duì)發(fā)電計(jì)劃制定、發(fā)供電平衡、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用，以解決調(diào)度部門調(diào)配系統(tǒng)備用電源時(shí)僅靠風(fēng)電裝機(jī)容量和風(fēng)電上網(wǎng)電量的歷史數(shù)據(jù)來(lái)估算風(fēng)電功率的問題；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)測(cè)精度低、安全及穩(wěn)定性差以致達(dá)不到實(shí)用化要求的缺陷，以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)精度高、運(yùn)行安全及穩(wěn)定性好以致可以在電力調(diào)度實(shí)用化運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括 應(yīng)用物理和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法建立各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型；獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，輸入所述預(yù)測(cè)模型；所述預(yù)測(cè)模型基于輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，獲取能夠應(yīng)用于電力調(diào)度和建立新預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述建立各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型的操作包括獲取至少包含多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電場(chǎng)歷史測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)、風(fēng)電場(chǎng)輸出功率歷史數(shù)據(jù)、風(fēng)電場(chǎng)所處區(qū)域的地形地貌、以及風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的基本數(shù)據(jù)；通過統(tǒng)計(jì)方法，或者物理方法與統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合的方法，對(duì)所得基本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的操作包括從數(shù)值天氣預(yù)報(bào)各服務(wù)商的服務(wù)器，下載各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)； 對(duì)所得各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和D/A轉(zhuǎn)換，得到各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)；對(duì)所得各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和加權(quán)計(jì)算，得到用于輸入預(yù)測(cè)模型的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，至少包含從各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)得到風(fēng)速數(shù)據(jù)、風(fēng)向數(shù)據(jù)、氣溫?cái)?shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)與濕度數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述預(yù)測(cè)模型基于輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理的操作包括所述數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)經(jīng)NWP系統(tǒng)處理后，輸出粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)； 基于大氣邊界層動(dòng)力學(xué)與邊界層氣象理論，將所述粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化處理， 得到風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際地形、地貌條件下的預(yù)測(cè)值；將所述預(yù)測(cè)值中的預(yù)測(cè)風(fēng)速及風(fēng)向，轉(zhuǎn)換為風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向； 結(jié)合風(fēng)電機(jī)組間尾流影響，將所得風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組的功率曲線，得出風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率；對(duì)所有風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率進(jìn)行求和，得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)功率，即得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，該方法還包括對(duì)所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)的操作，和/或， 對(duì)所述預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行顯示的操作。
7.基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元、EMS系統(tǒng)與預(yù)測(cè)處理單元，其中所述EMS系統(tǒng)，用于提供建立各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)；所述天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元，用于獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，并輸入預(yù)測(cè)模型；所述預(yù)測(cè)處理單元，用于基于EMS系統(tǒng)提供的建立各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型；以及，用于所述預(yù)測(cè)模型基于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，獲取能夠應(yīng)用于電力調(diào)度和建立新預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述EMS系統(tǒng)，包括風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊與EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)，其中所述風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊，用于從數(shù)值天氣預(yù)報(bào)各服務(wù)商的服務(wù)器，下載各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)；所述EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)，用于對(duì)所得各地?cái)?shù)值天氣預(yù)報(bào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和D/A轉(zhuǎn)換，得到各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)；以及，用于對(duì)所得各風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)時(shí)段數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和加權(quán)計(jì)算，得到用于輸入預(yù)測(cè)模型的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)調(diào)度模塊，用于風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)信息采集模塊與EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交互。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)處理單元，包括NWP處理模塊與預(yù)測(cè)計(jì)算處理機(jī)，其中所述NWP處理模塊，用于將數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，輸出粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)； 所述預(yù)測(cè)計(jì)算處理機(jī)，用于基于大氣邊界層動(dòng)力學(xué)與邊界層氣象理論，將所述粗略的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化處理，得到風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際地形、地貌條件下的預(yù)測(cè)值；將所述預(yù)測(cè)值中的預(yù)測(cè)風(fēng)速及風(fēng)向，轉(zhuǎn)換為風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向； 結(jié)合風(fēng)電機(jī)組間尾流影響，將所得風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速及風(fēng)向，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組的功率曲線，得出風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率；對(duì)所有風(fēng)電機(jī)組的預(yù)測(cè)功率進(jìn)行求和，得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)功率，即得到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)交互單元與通信單元，其中所述預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，作為數(shù)據(jù)中心，用于存儲(chǔ)、調(diào)取及更新來(lái)自天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、來(lái)自EMS系統(tǒng)的實(shí)發(fā)風(fēng)電功率數(shù)據(jù)、以及來(lái)自預(yù)測(cè)處理單元的預(yù)測(cè)結(jié)果；所述人機(jī)交互單元，用于與用戶交互，完成至少包含數(shù)據(jù)及曲線顯示、以及系統(tǒng)管理及維護(hù)的操作；所述通信單元，用于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)采集單元、EMS系統(tǒng)、預(yù)測(cè)處理單元與人機(jī)交互單元彼此間的數(shù)據(jù)交互。
全文摘要
本發(fā)明公開了可以應(yīng)用于酒泉千萬(wàn)千瓦風(fēng)電基地的基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，該方法包括應(yīng)用物理和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法建立各風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)測(cè)模型；獲取各風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，輸入所述預(yù)測(cè)模型；所述預(yù)測(cè)模型基于輸入的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)短期與超短期的風(fēng)電出力情況進(jìn)行預(yù)測(cè)處理，獲取能夠應(yīng)用于電力調(diào)度和建立新預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。本發(fā)明所述基于多套數(shù)值天氣預(yù)報(bào)源的短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)測(cè)精度低、安全及穩(wěn)定性差以致達(dá)不到實(shí)用化要求的缺陷，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)精度高、運(yùn)行安全及穩(wěn)定性好以致可以在電力調(diào)度實(shí)用化運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102570453SQ20121000394
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者劉光途, 汪寧渤, 王定美, 趙龍, 路亮, 馬彥宏, 馬明 申請(qǐng)人:甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心