1. 國外風(fēng)電功率預(yù)測的技術(shù)現(xiàn)狀
風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)在丹麥、德國、西班牙、美國等風(fēng)電發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用,并成為了風(fēng)電優(yōu)化調(diào)度的重要支持系統(tǒng)。目前風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)在預(yù)測時(shí)間尺度上主要分為 0 ~ 4 小時(shí)的超短期功率預(yù)測和0~48 小時(shí)的短期(日前)功率預(yù)測。隨著研究和應(yīng)用的不斷深入,多模型組合預(yù)測、多數(shù)值天氣預(yù)報(bào)組合預(yù)測等不斷出現(xiàn),預(yù)測精度不斷提高。
1.1 丹麥
丹麥?zhǔn)鞘澜缟巷L(fēng)電裝機(jī)和風(fēng)電發(fā)電量占總電力裝機(jī)和發(fā)電量比例最高的國家,也是最早進(jìn)行風(fēng)電功率預(yù)測研究和系統(tǒng)開發(fā)的國家之一。早在 1990 年,丹麥 Risø 可持續(xù)國家能源實(shí)驗(yàn)室的學(xué)者 Las Landberg 采用類似歐洲風(fēng)圖集的方法開發(fā)了一套預(yù)測系統(tǒng),其主要思想是把數(shù)值天氣預(yù)報(bào)提供的風(fēng)速、風(fēng)向通過一定的方法轉(zhuǎn)換到風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速、風(fēng)向,然后根據(jù)功率曲線得到風(fēng)電場的出力,并根據(jù)風(fēng)電場的尾流效應(yīng)對其進(jìn)行修正。該系統(tǒng)采用丹麥氣象研究所所提供的高精度有限區(qū)域模型(HIRLAM)作為預(yù)測系統(tǒng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)輸入。從1992 到 1999 年,這個(gè)模型在丹麥東部、愛爾蘭電力供應(yīng)委員會(ESB)以及愛荷華州進(jìn)行了測試。Risø 實(shí)驗(yàn)室在此基礎(chǔ)上開發(fā)了風(fēng)電場功率預(yù)測系統(tǒng)Prediktor,它主要使用物理模型,其大范圍的空氣流動數(shù)據(jù)是由 HIRLAM 提供。Prediktor 系統(tǒng)同時(shí)使用 Risø 實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的 PARK 模型模擬風(fēng)電場的尾流影響。另外,Prediktor 系統(tǒng)增加了兩個(gè)模式輸出統(tǒng)計(jì)(MOS)模塊來表示未能在物理模型中表示出來的其它因素。該系統(tǒng)在丹麥、德國、法國、西班牙、愛爾蘭、美國等地的風(fēng)電場得到廣泛應(yīng)用。
1992 年丹麥技術(shù)大學(xué)信息和數(shù)學(xué)建模學(xué)院(IMM)開發(fā)了基于統(tǒng)計(jì)方法的風(fēng)電功率預(yù)測工具WPPT,用于單個(gè)風(fēng)電場、多個(gè)風(fēng)電場或某一區(qū)域的風(fēng)電功率預(yù)測。WPPT 系統(tǒng)能夠給出未來 0-39 小時(shí)的預(yù)測結(jié)果以及預(yù)測的不確定性估計(jì)。1994 年該系統(tǒng)在丹麥西部電力公司投入運(yùn)行,1999 年開始在丹麥東部電力公司運(yùn)行。系統(tǒng)最初用適應(yīng)回歸最小平方根估計(jì)結(jié)合指數(shù)遺忘算法,后來加入 HIRLAM 模型,目前系統(tǒng)運(yùn)行在丹麥西部電力系統(tǒng)運(yùn)營商、丹麥東部電力系統(tǒng)運(yùn)營商、丹麥西部熱電聯(lián)產(chǎn)電廠和風(fēng)電場運(yùn)營商以及丹麥東部熱電聯(lián)產(chǎn)電廠和風(fēng)電場運(yùn)營商中使用。
Zephry 系 統(tǒng) 是 Risø 實(shí) 驗(yàn) 室 和IMM 聯(lián)合開發(fā)的新一代短期風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)。Zephry 融合了 Prediktor和 WPPT 的優(yōu)點(diǎn),可進(jìn)行超短期預(yù)測(0 ~ 4 小時(shí))和日前預(yù)測(未來36 ~ 48 小時(shí)),時(shí)間分辨率為 15分鐘。Zephry 系統(tǒng)中使用了在線實(shí)測數(shù)據(jù)和先進(jìn)統(tǒng)計(jì)方法,使得它能夠給出很好的短期預(yù)測。另外,Zephry系統(tǒng)中還加入了 HIRLAM 等氣象模型,使得系統(tǒng)的長期預(yù)測精度有了較大提高。目前丹麥所有系統(tǒng)運(yùn)營商都在使用該系統(tǒng)。