光伏發(fā)電出力預測技術(shù)初探

涂傳旺

摘要：當前，由于我國的科學技術(shù)進步非常快速，實施確切的光伏發(fā)電出力預測技術(shù)能夠給高比例的光伏接入之后對系統(tǒng)的可靠平穩(wěn)運行和經(jīng)濟性提供了十分關(guān)鍵的保障。而如今我國在光伏發(fā)電出力預測的技術(shù)上相關(guān)研究依舊身處普遍研究環(huán)節(jié)，本篇文章總結(jié)歸納了對光伏發(fā)電出力預測技術(shù)展開的研究結(jié)果。最開始介紹了光伏發(fā)電預測的作用分析，接著闡述了影響光伏發(fā)電的各種因素，最后分別整理說明了目前廣泛運用的預測措施及技術(shù)、預測成效的衡量指標并展開了分類，并討論了將來光伏發(fā)展及出力預測的進步趨勢。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電出力;預測技術(shù);評價指標

1.光伏發(fā)電預測的作用

1.1增強電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與光的吸收能力

由于光伏發(fā)電存在一定的任意性、間斷性與不穩(wěn)定性的特點，因此會給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成大量的問題，如果通過電網(wǎng)調(diào)度部門以往的方式只得進行斷電來處理，但光伏電站在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的占比加大代表光伏發(fā)電預測系統(tǒng)的重要性增加了，這意味著預測技術(shù)增強了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與光的吸收能力，從而可以起到幫助電網(wǎng)調(diào)度部門制定各種電力調(diào)度計劃的作用。

1.2降低由停電造成的損耗

由于電網(wǎng)的功率限制很低，要想增強光伏電站運行管理的效率，提高光伏發(fā)電的準確性，就需要強化電網(wǎng)吸收太陽光的能力，在減少對光伏管理者由停電導致的經(jīng)濟損耗的同時提升光伏電站的投資回報。國內(nèi)的新型高準確度的光伏發(fā)電預測技術(shù)能夠給業(yè)主提供七日的短期功率預測，它還能給光伏電站的工作人員恰當?shù)奶峁┕夥娬镜倪\行管理措施。

2光伏發(fā)電的影響因素

2.1太陽輻照強度

輻照強度指的是在單位時間內(nèi)，縱向投射在地球外表層某個單位面積中的太陽輻射能量，這種輻照強度無時無刻不影響著光伏效應的形成效率，由于硅是光伏電池材料中的關(guān)鍵元素，一旦太陽的輻射增強，就會使得電子和空隙在硅元素中不斷的移動，在這時候，電場就會在硅元素的電池內(nèi)形成，因為電場可以在外部產(chǎn)生負載時接入，才能進一步產(chǎn)生電流，輸出電功率。

2.2溫度

光伏電池板的外表層溫度是影響其功能性的關(guān)鍵因素，這個因素是不容小覷的。在光伏電池板的運行中功能會隨著溫度的增加而減弱，原因是溫度的增加會導致電池板中含有的載流子發(fā)生遷移，部分載流子的擴散長度與使用壽命還會縮短。由于光伏電池具備較好的吸熱功能，使得其溫度會在使用過程中明顯的增加，進而影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換性。

2.3風速

風速的干擾也會對光伏電池的功能造成影響，主要是由于它與光伏面板的溫度及灰塵積累有關(guān)系。風能夠加快光伏面板表層的氣流速度，而空氣的流通又能夠使光伏面板的熱傳遞加快，從而降低面板溫度。

3光伏發(fā)電功率預測技術(shù)

3.1直接預測技術(shù)和間接預測技術(shù)

直接預測技術(shù)就是通過已存在的天氣預報和發(fā)電站的功率數(shù)據(jù)資料進行分析，將直接獲取到預測的最終結(jié)果，這種方式主要運用在時間范圍較短時進行。而間接預測技術(shù)就是對輸出的功率進行預測之前，第一步按照相應的模型先預測有關(guān)的氣象因子，在這個前提下來對太陽的總輻射強度進行預測，接著參考設備歷史運行功率和監(jiān)測數(shù)據(jù)，最終對光伏電站的輸出功率進行預測，這種需要進行數(shù)據(jù)監(jiān)測的方式通常應用在時間范圍較長時。在直接預測技術(shù)中，由于時間范圍的差別或者氣象條件的不同都會使得設備的功率數(shù)據(jù)產(chǎn)生相應的變化，所以導致模型的建立具有挑戰(zhàn)性，且性能也不高。在間接預測技術(shù)當中，應該創(chuàng)建多個預測模型，還得按照各種預測模型來預測氣象因子，整個工作流程比較繁瑣。

3.2物理預測技術(shù)和統(tǒng)計預測技術(shù)

物理預測技術(shù)就是按照光伏電站所處的地點常見的太陽輻照信息、地理條件資料和氣象狀況，再通過太陽光輻照輸送和光伏組件工作的計算方式等物理算術(shù)途徑展開預測;統(tǒng)計預測方式則是按照所參照的歷史氣象數(shù)據(jù)、功率記錄等來找到統(tǒng)計的規(guī)律，按照規(guī)律再預測輸出功率。其中物理方式不用參照歷史數(shù)據(jù)，只需知曉光伏電站所處地理位置狀況與光伏組件的資料，再通過現(xiàn)場了解到的數(shù)據(jù)就能展開預測，所以一般運用在新建的電站里，可是這種方式存在建模難，且各種時間范圍內(nèi)或天氣條件下的光伏組件參數(shù)變化緩慢，以至于對參數(shù)的辨識度較低，所以物理技術(shù)來進行預測對干擾能力的預防不夠，使用率不高。與之不同的是，統(tǒng)計技術(shù)不是特別在意光伏電站的地理位置與光伏組件的信息，它主要是根據(jù)氣象條件與功率信息與運行情況等歷史數(shù)據(jù)來尋找規(guī)律，進一步預測模型。

3.3超短期、短期和中長期預測

超短期預測的時間范圍為0到6小時內(nèi)進行的功率預測，這種預測方式是用來得知功率的瞬變信息。在進行超短期預測時，首先通過實時的查看衛(wèi)星云圖，取得功率預測的標準數(shù)據(jù)，再與天氣預報或地面觀測站檢測所得的數(shù)據(jù)相結(jié)合后展開預測，這種超短期預測還能夠利用統(tǒng)計技術(shù)實施。短期預測的時間范圍為6小時到1個月之間，能夠用來制定光伏電站的分配計劃、壓力承載和電力市場交易計劃，和超短期的預測方式比較得知，短期預測不用參照衛(wèi)星云圖，秩序按照天氣預報的大致數(shù)據(jù)就能做好預測，所以降低了數(shù)據(jù)量的需求量和對氣象數(shù)據(jù)的時空分辨率。還有一種中長期預測，其時間范圍為1個月至1年，主要是應用于對地區(qū)光資源、光伏電站創(chuàng)建方面，這種技術(shù)是按照當?shù)氐臍v史光資源數(shù)據(jù)等資料，來對以后較長時間當中的光伏發(fā)電輸出功率進行預測。

3.4單場預測技術(shù)和區(qū)域預測技術(shù)

單場預測技術(shù)指的是對個別光伏電站的功率進行預測，主要是給光伏發(fā)電運營商提供關(guān)于功率的預測信息，起到改善和控制的作用。區(qū)域預測技術(shù)則是預測個別區(qū)域中多個光伏電站總輸出功率，這種預測方式能夠給某個地區(qū)的光伏發(fā)電輸出功率情況提供參考，預先了解光伏發(fā)電出力和波動現(xiàn)象，給電力部門制定光伏與火力、水力、風力發(fā)電的協(xié)調(diào)調(diào)度計劃提供參考，減少光伏電站功率輸出的不穩(wěn)定性給電網(wǎng)和負載帶來的沖擊。

結(jié)語

總的來說，我國具有各種各樣的光伏功率預測方式，并且預測技術(shù)在就慢慢的變得完善。由于光伏電站的運行狀況十分繁瑣，需要根據(jù)因地制宜的方式實施我國光伏電站功率預測技術(shù)，不但能夠極大的增強光伏發(fā)電的效率，還能給電網(wǎng)的科學調(diào)度提供保障和依據(jù)。

參考文獻

[1]陳垣毅.風能及光伏發(fā)電功率短期預測方法研究[D].浙江大學，2019.

[2]黃超輝.微電網(wǎng)的發(fā)電和負荷預測及其模糊控制研究[D].湖南大學，2019.