風電場輸出功率預測分析

孫娜

摘 要：風電及光伏發電具有很大的隨機性和間歇性。當系統中接入的風電和光伏發電容量逐漸變大時，相應地，風電場及光伏電站對系統產生的影響也越來越明顯，系統狀態穩定性與頻率穩定性在容量達到一定程度后將接受挑戰。為了應對大規模風電及光伏發電接入對電網平衡的影響，可以預測風電場及光伏電站輸出功率，把其納入電網的調度計劃。

關鍵字：風電 光伏發電 輸出功率

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0094-01

1 風電短期功率預測

對短期功率預測可分為兩種，一種是預測風速，然后依據風電機組或者風電場功率曲線獲得風電場的功率輸出；另一種是直接預測風電場的輸出功率。

短期風電功率預測算法分析：

短期預測中考慮到粗糙度、地形等因素，進行預測時采用物理方程的方法稱為物理方法，依據歷史數據統計，進行預測時，分析找出其內在規律的方法稱為統計方法。若同時采用兩種方法稱為綜合方法。

（1）物理方法。它以天氣預報系統的預測數值結果為根據，獲得風向、風速、氣溫、氣壓等數據。采用計算流體力學法或者微觀氣象學理論，計算出風電機組輪轂高度的風向、風速、氣溫、氣壓等數據，然后以風電場的功率曲線為依據計算風電場的輸出功率。

（2）統計方法。不將風速變化的物理過程考慮在內，統計方法以歷史統計數據為依據找出天氣狀況和風電場出力的關系，進而以實測數據和天氣預報數值數據為依據預測風電場輸出功率。

（3）綜合方法。組合模型基本原理采用以計算流體力學方法或者微觀氣象學理論為基礎建立風電場的物理模型，預測風電場的輸出功率。建立風電功率預測系統的統計模型，以天氣預報數值數據以及物理模型的輸出作為輸入，預測風電場輸出功率。組合模型的應用可使預測精度和模型的適用性得到有效提高。

2 風電場輸出功率統計模型影響因素分析

2.1 輸出功率和風速的關系

見圖1，處于功率曲線較陡的區域間，風速變化雖然很小，但卻能引起很大的功率變化，另外，風速變化為2.5 m/s，功率變化約為200 kW。影響風電機組/風電場輸出功率的最主要因素是風速。

2.2 輸出功率與風向的關系

風向對功率的影響可分為兩個方面。一方面，在風輪扇面上風向并不總是一致的，風電機組的偏航裝置是通過輪轂高度的風向標與風速計導致風機對準來風方向，但風電機組的出力會受扇面上其它高度的風向的影響。另外，因風電機組的偏航裝置有一定滯后，風機并不能總是正對來風方向。另一方面是風向對風電場輸出功率的影響。一般風電場的組成部分是許多的風電機組，由于風電機組葉輪能將風吸收，從而降低風輪后面的風速，即是尾流。因風電機組尾流減少了下風向風電機組獲得的風能，進而降低相應風電機組的出力。

2.3 空氣密度對輸出功率的影響

式（2-1）中，參量空氣密度的大小直接影響獲得風能的多少，如不將風電場內各風電機組間的影響考慮在內，風電場輸出功率和空氣密度之間的關系就與風電機組與空氣密度的關系基本一致。事實上，在不同空氣密度下輸出功率的偏差或許更大。所以在風電功率預測中一定要將空氣密度的影響充分考慮其中。

由上式可知，溫度的變化影響空氣密度的變化，又由于能量是隨著空氣密度的變化而變化的，從而引起風電機組輸出功率的變化。

3 結語

實現對風電場和光伏電站輸出功率的準確預報，一方面可以有效地減輕風電和光伏接入對電網平衡的影響，另一方面可以使風電場和光伏電站的運行水平得到提高，充分利用風力和太陽能，獲得更大的經濟和社會效益。

參考文獻

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