國標(biāo)風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)功能規(guī)范送審

1、.風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)功能規(guī)范1 范圍1.1本規(guī)范規(guī)定了風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的功能，主要包括預(yù)測時間尺度、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)采集與處理、功率預(yù)測、統(tǒng)計分析、界面要求、安全防護、接口要求及性能指標(biāo)等。1.2本規(guī)范用于指導(dǎo)電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)和風(fēng)電場的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的研發(fā)、建設(shè)和應(yīng)用管理。本規(guī)定的適用于國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)的各級電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)和風(fēng)電場。2 術(shù)語和定義2.1風(fēng)電場 Wind Farm由一批風(fēng)電機組或風(fēng)電機組群組成的發(fā)電站。2.2數(shù)值天氣預(yù)報 Numerical Weather Prediction根據(jù)大氣實際情況，在一定的初值和邊值條件下，通過大型計算機作數(shù)值計算，求解描寫天氣演變過程的流體力學(xué)和熱力

2、學(xué)的方程組，預(yù)算未來一定時間的大氣運動狀態(tài)和天氣現(xiàn)象的方法。2.3風(fēng)電功率預(yù)測 Wind power Forecasting以風(fēng)電場的歷史功率、歷史風(fēng)速、地形地貌、數(shù)值天氣預(yù)報、風(fēng)電機組運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立風(fēng)電場輸出功率的預(yù)測模型，以風(fēng)速、功率或數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)作為模型的輸入，結(jié)合風(fēng)電場機組的設(shè)備狀態(tài)及運行工況，得到風(fēng)電場未來的輸出功率，預(yù)測時間尺度包括短期預(yù)測和超短期預(yù)測。2.4短期風(fēng)電功率預(yù)測 Short term Wind Power Forecasting 未來3天內(nèi)的風(fēng)電輸出功率預(yù)測，時間分辨率不小于15min。2.5超短期風(fēng)電功率預(yù)測 ultra-short term Wind Po

3、wer Forecasting 0h-4hd的風(fēng)電輸出功率預(yù)測，時間分辨率不小于15min。3.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)建模使用的數(shù)據(jù)應(yīng)包括風(fēng)電場歷史功率數(shù)據(jù)、歷史測風(fēng)塔數(shù)據(jù)、歷史數(shù)值天氣預(yù)報、風(fēng)電機組信息、風(fēng)電機組及風(fēng)電場運行狀態(tài)、地形地貌等數(shù)據(jù)。3.1風(fēng)電場歷史功率數(shù)據(jù) 風(fēng)電場的歷史功率數(shù)據(jù)應(yīng)不少于1a，時間分辨率應(yīng)不小于5min3.2歷史測風(fēng)塔數(shù)據(jù)a）測風(fēng)塔位置應(yīng)在風(fēng)電場5km范圍內(nèi)；b）應(yīng)至少包括10m、70m及以上搞成的風(fēng)速和風(fēng)向以及氣溫、氣壓等信息；C）數(shù)據(jù)的時間分辨率不小于10min。3.3歷史數(shù)值天氣預(yù)報歷史數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)應(yīng)與歷史功率數(shù)據(jù)相對應(yīng)，時間分辨率應(yīng)為15min，應(yīng)包

4、括至少三個不同層高的風(fēng)速和風(fēng)向以及氣溫、氣壓、濕度等參數(shù)。3.4風(fēng)電機組信息風(fēng)電機組信息應(yīng)包括機組類型、單機容量、輪轂高度、葉輪直徑、功率曲線、并網(wǎng)時間、位置（經(jīng)、緯度）等。3.5風(fēng)電機組及風(fēng)電場運行狀態(tài)風(fēng)電機組及風(fēng)電場運行狀態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)包括風(fēng)電機組故障及人為停機記錄、風(fēng)電場開機容量和限電記錄。3.6地形地貌數(shù)據(jù)3.6.1地形數(shù)據(jù)應(yīng)為CAD文件，包括對風(fēng)電場區(qū)域內(nèi)10km范圍地勢變化的描述。3.6.2地貌數(shù)據(jù)應(yīng)通過實地勘測或衛(wèi)星地圖獲取，包括對風(fēng)電場區(qū)域內(nèi)20km范圍內(nèi)粗糙度的描述。4 數(shù)據(jù)采集及處理 風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)實時運行需要的數(shù)據(jù)應(yīng)包括數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)、實時測風(fēng)塔數(shù)據(jù)、實時輸出功率數(shù)據(jù)、風(fēng)電

5、機組及風(fēng)電場運行狀態(tài)等。4.1實時數(shù)據(jù)的采集所有數(shù)據(jù)的采集均可自動完成，并可通過手動方式錄入。4.1.1數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)應(yīng)能定時自動獲取。4.1.2風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)所用的實時氣象數(shù)據(jù)應(yīng)滿足以下要求；a）測風(fēng)塔位置應(yīng)在風(fēng)電場5km范圍內(nèi)且不受風(fēng)電場尾流影響，宜在風(fēng)電場主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向；b）應(yīng)至少包括10m、70m及以上高程的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓等信息，時間分辨率不小于5min；c）風(fēng)電場應(yīng)通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)向電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)傳送風(fēng)電場實時氣象數(shù)據(jù)，時間間隔不大于5min。4.1.3風(fēng)電場實時功率數(shù)據(jù)的采集頻率應(yīng)小于5min，其中“a）電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)曲子所在安

6、全區(qū)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺；b）風(fēng)電場端風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)取自風(fēng)電場升壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)。4.1.4風(fēng)電機組狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集頻率應(yīng)小于15min，其中：a）電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)由風(fēng)電場端風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)獲取；b）風(fēng)電場端風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)取自風(fēng)電場計算機監(jiān)控系統(tǒng)。4.2數(shù)據(jù)的處理所有數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫前必須進行完整性及合理性檢驗，并對缺測和異常數(shù)據(jù)進行修正。4.2.1完成性檢驗a）數(shù)據(jù)數(shù)量應(yīng)等于與其記錄的數(shù)據(jù)數(shù)量；b）數(shù)據(jù)的時間順序應(yīng)符合預(yù)期的開始、結(jié)束時間、中間應(yīng)連續(xù)。4.2.2合理性檢驗a）應(yīng)對功率、數(shù)值天氣預(yù)報、測風(fēng)塔等數(shù)據(jù)進行越限檢驗，可手動設(shè)置限值范

7、圍；b）應(yīng)對功率的變化率進行檢驗，可手動設(shè)置變化率限值；c）應(yīng)對功率的均值及標(biāo)準(zhǔn)差進行檢驗；d）應(yīng)對測風(fēng)塔不同層高數(shù)據(jù)進行相關(guān)性檢驗；e）應(yīng)根據(jù)測風(fēng)數(shù)據(jù)及功率數(shù)據(jù)的關(guān)系對數(shù)據(jù)進行相關(guān)性檢驗。4.2.3不合理及缺測數(shù)據(jù)的處理f）缺測功率數(shù)據(jù)應(yīng)以前后相鄰時刻的數(shù)據(jù)進行插補；g）大于裝機容量的功率應(yīng)以裝機容量替代；h）小于零的功率應(yīng)以零替代；i）其余不合理功率應(yīng)以前一時刻功率替代；j）測風(fēng)塔缺測及不合理數(shù)據(jù)以其余層高數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)性院里進行修正；不具備修正條件的以前后相鄰時刻的數(shù)據(jù)進行插補；k）數(shù)值天氣預(yù)報缺測及不合理數(shù)據(jù)應(yīng)以前后相鄰時刻的數(shù)據(jù)進行插補；l）所有經(jīng)過修成的數(shù)據(jù)應(yīng)以特殊標(biāo)示記錄。m）所有

8、缺測和異常數(shù)據(jù)均可由人工補錄或修正。4.3數(shù)據(jù)的存儲a）應(yīng)存儲系統(tǒng)運行期間所有時刻的數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)；b）應(yīng)存儲系統(tǒng)運行期間所有時刻的功率數(shù)據(jù)、測風(fēng)塔數(shù)據(jù)、并將其轉(zhuǎn)化為15min平均數(shù)據(jù)；c）應(yīng)存儲每次執(zhí)行的短期風(fēng)電功率預(yù)測的所有預(yù)測結(jié)果；d）應(yīng)存儲每15min滾動執(zhí)行的超短期風(fēng)電功率預(yù)測的所有預(yù)測結(jié)果；e）預(yù)測曲線經(jīng)過人工修正后應(yīng)存儲修正前后的所有預(yù)測結(jié)果；f）所有數(shù)據(jù)應(yīng)至少保存10a。5風(fēng)電功率預(yù)測應(yīng)根據(jù)風(fēng)電場所處地理位置的氣候特征和風(fēng)電場歷史數(shù)據(jù)情況，采用適當(dāng)?shù)念A(yù)測方法構(gòu)建特定的預(yù)測模型進行風(fēng)電場的功率預(yù)測，根據(jù)預(yù)測時間尺度的不同和實際應(yīng)用的具體需求，宜采用多種方法及建模。5.1預(yù)測的空

9、間要求5.1.1預(yù)測的最小單位單個風(fēng)電場。5.1.2風(fēng)電場端的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)能夠預(yù)測本風(fēng)電場的輸出功率。5.1.3電網(wǎng)調(diào)度端的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)能夠預(yù)測單個風(fēng)電場、局部控制區(qū)域和整個調(diào)度管轄區(qū)域的風(fēng)電輸出功率、5.2預(yù)測時間要求5.2.1短期風(fēng)電功率預(yù)測應(yīng)至少能夠預(yù)測風(fēng)電場未來3天的風(fēng)電輸出功率，時間分辨率為15min。5.2.2超短期風(fēng)電功率預(yù)測能夠預(yù)測未來0h-4h的風(fēng)電輸出功率，時間分辨率不小于15min。5.3系統(tǒng)啟動方式5.3.1短期風(fēng)電功率預(yù)測應(yīng)能夠設(shè)置每日預(yù)測的啟動時間及次數(shù)。5.3.2短期風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)支持自動啟動預(yù)測和手動啟動預(yù)測。5.3.3超短期預(yù)測應(yīng)每15min自動

10、預(yù)測一次，自動滾動執(zhí)行。5.4其他要求5.4.1應(yīng)考慮處理受限、風(fēng)電機組故障和機組檢修等非正常停機對風(fēng)電場發(fā)電能力的影響，支持限電和風(fēng)電機組故障等特殊情況下的功率預(yù)測。5.4.2應(yīng)考慮風(fēng)電場裝機擴容對發(fā)電的影響，支持不斷擴建中的風(fēng)電場的功率預(yù)測。5.4.3對于風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測得到的曲線，可人工修正，人工修正應(yīng)設(shè)置嚴(yán)格的權(quán)限管理。5.4.4能夠?qū)︻A(yù)測曲線進行誤差估計，預(yù)測給定置信度的誤差范圍。6統(tǒng)計分析6.1數(shù)據(jù)統(tǒng)計a）參與統(tǒng)計數(shù)據(jù)的時間范圍可任意選定；b）歷史功率數(shù)據(jù)統(tǒng)計應(yīng)包括數(shù)據(jù)完成性統(tǒng)計、頻率分布統(tǒng)計、變化率統(tǒng)計等；c）歷史測風(fēng)數(shù)據(jù)、數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)統(tǒng)計應(yīng)包括完整性統(tǒng)計、風(fēng)速頻率分布統(tǒng)

11、計、風(fēng)向頻率分布統(tǒng)計等。d）風(fēng)電場運行參數(shù)統(tǒng)計應(yīng)包括發(fā)電量、有限發(fā)電時間、最大處理及其發(fā)生時間、同時率、利用小時數(shù)及平均負(fù)荷率等參數(shù)的統(tǒng)計，并支持自動生成指定格式的報表。6.2相關(guān)性校驗?zāi)軐v史功率數(shù)據(jù)、測風(fēng)數(shù)據(jù)和數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)進行相關(guān)性校驗，根據(jù)分析結(jié)果，給出數(shù)據(jù)的不確定性可能引入的誤差。6.3誤差統(tǒng)計能對任意時間區(qū)間的預(yù)測結(jié)果進行誤差統(tǒng)計，誤差指標(biāo)應(yīng)包括均方根誤差、平均絕對誤差率、相關(guān)性系數(shù)等，各指標(biāo)的計算方法見附錄A6.4誤差分析能根據(jù)誤差統(tǒng)計和相關(guān)性校驗的結(jié)果，判定誤差產(chǎn)生的原因。6.5考核統(tǒng)計能對調(diào)度管轄范圍內(nèi)的各風(fēng)電場上報的預(yù)測曲線進行誤差統(tǒng)計。7界面要求7.1展示界面7.1.1

12、應(yīng)支持風(fēng)電場（群）實時出力監(jiān)測，以地圖的形式顯示各風(fēng)電場的分布，地圖頁面應(yīng) 顯示風(fēng)電場（群）的實時功率及預(yù)測功率，頁面更新周期不應(yīng)超過5爪10，7.1.2應(yīng)支持多個風(fēng)電場出力的同步監(jiān)視，可同時顯示系統(tǒng)預(yù)測曲線、實際功率曲線及預(yù)測 誤差帶：電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)還應(yīng)能夠同時顯示風(fēng)電場上報預(yù)測曲線。實際功 率曲線需實時更新，更新周期不應(yīng)超過7.1.3應(yīng)支持不同時刻預(yù)測結(jié)果的同步顯示。7.1.4應(yīng)支持?jǐn)?shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)與測風(fēng)塔數(shù)據(jù)、實際功率與預(yù)測功率的對比，提供圖形、表 格等多種可視化手段。7.1.5應(yīng)支持時間序列圖、風(fēng)向玫瑰圖、風(fēng)廓線以及氣溫、氣壓、濕度變化曲線等氣象圖表， 對測風(fēng)塔數(shù)據(jù)和數(shù)

13、值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)進行展示。7.2操作界面7.2.1應(yīng)支持預(yù)測曲線的人工修改。7.2.2應(yīng)具備開機容量設(shè)置、調(diào)度限電設(shè)置及查詢頁面。7.2.3應(yīng)支持異常數(shù)據(jù)定義的設(shè)置，支持異常數(shù)據(jù)以特殊標(biāo)識顯示。7.2.4應(yīng)具備系統(tǒng)用戶添加和管理功能，支持用戶級別和權(quán)限設(shè)置，至少應(yīng)包括系統(tǒng)管理員、 運行搡作人員、瀏覽用戶等不同級別的用戶權(quán)限。7.3統(tǒng)計查詢界面7.3.1應(yīng)支持風(fēng)電場基本信息的査詢，風(fēng)電場基本信息應(yīng)包括裝機容量、風(fēng)電機組類型、風(fēng) 電機組臺數(shù)、接入變電站名稱、接入電壓等級以及開發(fā)商等。7.3.2應(yīng)支持多預(yù)測結(jié)果的誤差統(tǒng)計，提供表格、曲線、直方圖等多種展示手段。 7.4其他要求7.4.1應(yīng)具備系統(tǒng)運行狀

14、態(tài)監(jiān)視頁面，實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。 7.4.2所有的表格、曲線應(yīng)同時支持打印輸出和電子表格輸出。8安全防護要求8.1電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)運行于安全區(qū)II或安全區(qū)III，宜與發(fā)電計劃子系統(tǒng) 運行于同一安全區(qū)，8.2風(fēng)電場的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)與調(diào)度機構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)運行于同一安全區(qū)。8.3按照電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定的要求，不同安全區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)配置必要的安全 隔離裝置。9系統(tǒng)輸出接口9.1電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)向基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺提供次日96點單個風(fēng)電場和區(qū)域風(fēng)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)；每15min提供一次未來4h單個風(fēng)電場和區(qū)域風(fēng)電功率預(yù)測數(shù)據(jù)，且時間分辨率不小于15min。9.2風(fēng)電場的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)調(diào)度部門的要求向上級調(diào)度機構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)上報次日96點風(fēng)電功率預(yù)測曲線；每15min上報一次未來4h超短期預(yù)測曲線，時間分辨率不小于15min。9.3風(fēng)電場的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)向上級調(diào)度機構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)上報風(fēng)電功率預(yù)測曲 線時，同時上報與預(yù)測曲線相同時段的風(fēng)電場預(yù)計開機容量和測風(fēng)數(shù)據(jù)。9.4風(fēng)電場的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)能夠向上級調(diào)度機構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)實時上傳風(fēng)電 場測風(fēng)塔的測風(fēng)數(shù)據(jù)，時間分辨率不大于5min。9.