光伏功率預測系統在某光伏電站的應用分析
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光伏發電具有波動性和間歇性，大規模光伏電站并網運行可能對電力系統的安全穩定經濟運行造成影響。對光伏電站的輸出功率進行預測有助于電力系統調度部門統籌安排常規能源和光伏發電的協調配合，及時調整調度計劃，合理安排電網運行方式，一方面有效地降低光伏接入對電網的影響，提高電網運行的安全性和穩定性，另一方面減少電力系統的旋轉備用和運行成本，以充分利用太陽能資源，獲得更大的經濟效益和社會效益。
2項目概況
該光伏電站位于青海省德令哈市境內，平均海拔高度2980米，該項目規模為10MW，已于2012年初并網發電。
由東潤環能（北京）科技有限公司提供的光伏功率預測系統于2011年12月投入運行，現運行穩定，預測精度達到國際先進水平，短期預測月均方根誤差小于12%，遠遠滿足國家和西北電網對光伏功率預測精度的要求，驗收時受到業主和專家的一致好評。
3系統功能
該系統具備短期預測及超短期預測功能，短期預測能夠實現光伏電站次日0時至72時的光伏輸出功率預測，時間分辨率為15分鐘。超短期預測能夠實現光伏電站未來0-4小時的輸出功率的滾動預測。
預測系統分為實時狀態監測、曲線展示、氣象信息展示、報表統計、系統管理共五個應用模塊，每個應用模塊又根據應用包含了若干個具體操作的子模塊。
3.1實時狀態監測
實時狀態監測模塊是以地圖形式展示光伏電站的地理分布，并采用實時更新的方式對光伏電站的預測功率、實際功率進行展示，頁面的刷新周期根據光伏電站實時功率的接口更新時間而定，一般為1-5分鐘更新一次。將鼠標放置在光伏電站所在位置上，會彈出該電站的功率信息，如預測功率，實時功率和裝機容量。如圖1所示：
圖1光伏功率地圖展示界面
3.2曲線展示
曲線模塊下包含了4個子模塊，即短期光伏電站日曲線、周曲線展示和超短期光伏電站日曲線、周曲線展示。
3.2.1短期光伏電站日曲線展示
點擊“曲線展示”菜單下的“短期光伏電站日曲線展示”鏈接，會進入短期預測日曲線展示列表頁面。其中“日曲線”橫坐標為時間序列，15分鐘一個點，每天96點；縱坐標為功率，單位為兆瓦（MW）。用戶可在頁面上通過日期控件選擇任何想查看的日期，點擊“提交”按鈕，即可顯示相應的信息。頁面提供導出功能，點擊右上角“導出”按鈕可用EXCEL和CSV兩種格式將結果導出到本地。如圖2所示：
圖2短期光伏電站日曲線展示界面
3.2.2短期光伏電站周曲線展示
點擊“曲線展示”菜單下的“短期光伏電站周曲線展示”鏈接，會進入短期預測周曲線展示列表頁面。在周曲線頁面，會展示某個光伏電站在所選日期之后一周的功率曲線，并提供導出功能將功率數據導出。其中“周曲線”橫坐標為時間序列，15分鐘一個點，每天96點；縱坐標為功率，單位為兆瓦（MW）。曲線展示內容分為“預測功率曲線”、“實際功率曲線”，綠色曲線代表預測曲線，紅色曲線代表實際功率曲線，用戶可在頁面上通過日期控件選擇任何想查看的日期，當選擇好各種想查看的條件后，點擊“提交”按鈕，即可顯示相應的信息。
3.2.3超短期光伏電站日曲線展示
點擊“曲線展示”菜單下的“超短期光伏電站日曲線展示”鏈接，會進入超短期預測日曲線展示頁面。其中“日曲線”橫坐標為時間序列，15分鐘一個點，每天96點；縱坐標為功率，單位為兆瓦（MW）。用戶可在頁面上通過日期控件選擇任何想查看的日期，點擊“提交”按鈕，即可顯示相應的信息。頁面提供導出功能，點擊右上角“導出”按鈕可用EXCEL和CSV兩種格式將結果導出到本地。如圖3所示：
圖3超短期光伏電站日曲線展示界面
3.2.4超短期光伏電站周曲線展示
點擊“曲線展示”菜單下的“超短期光伏電站周曲線展示”鏈接，會進入超短期預測周曲線展示列表頁面。在周曲線頁面，會展示某個光伏電站在所選日期之后一周的超短期功率曲線，并提供導出功能將功率數據導出。
3.3氣象信息展示
氣象信息展示模塊包含風速曲線展示、風玫瑰圖展示、風廓線展示、輻照強度曲線展示、云量曲線展示、氣溫曲線展示六個子模塊。
3.3.1輻照強度曲線展示
在氣象信息展示模塊下拉菜單中點擊“風速曲線展示”，用戶選擇日期后，點擊“提交”可查看該電站在某日的光輻強度曲線，并提供導出功能。該模塊會展示出該電站在某日的各層高風速曲線，共計四個層高：10米，30米，10米，170米。
3.3.2風玫瑰圖展示
在風玫瑰圖展示頁面，用戶選取時間段和指定層高后，點擊“提交”按鈕，便可查看該電站的某層高在指定時間段內的玫瑰圖表。
3.3.3風廓線展示
在風廓線展示頁面，選擇時間段后，點擊“提交”按鈕，可查看該光伏電站的風廓線曲線圖
3.3.4輻照強度曲線展示
在輻照強度展示頁面，用戶選擇日期后，點擊“提交”可查看該電站在某日的光輻強度曲線，并提供導出功能。
3.3.5云量曲線展示
在云量曲線展示頁面，用戶選擇日期后，點擊“提交”可查看該電站在某日的云量曲線，并提供導出功能。
3.3.6氣溫曲線展示
在氣溫曲線展示頁面，用戶選擇日期后，點擊“提交”可查看該電站在某日的云量曲線，并提供導出功能。
3.4報表統計模塊
報表統計模塊只包含上報曲線導出、光伏短期預測指標統計、限記錄查詢及導出、預測實際功率導出四個子模塊，即光伏電站短期預測指標統計。
3.4.1上報曲線導出
通過導航可進入此子模塊，在上報曲線導出頁面，選擇日期后，點擊“提交”會展示出第二天的上報預測曲線。在上報曲線頁面，提供導出功能。
在上報曲線展示頁面，可修改上報的預測值。用戶有兩種方法修改，一是修改頁面右側表格中某時刻的預測值，修改后，左側圖中的曲線會按照修改后的值做出相應變化；二是用鼠標拖曳左側圖中的曲線，修改后，右側表格中對應時刻的值會做出相應修改。修改成功后，點擊左側圖中右下角的“確認修改”來完成上報曲線預測值的更新，否則點擊“取消”按鈕來撤銷修改。如圖4所示
圖4上報曲線展示
3.4.2光伏短期預測指標統計
此模塊的功能為依據指定時間段內的預測值和實際功率值做出的統計。統計指標包括：相關性系統，平均絕對誤差，均方根誤差和誤差小于20%所占的比例。
a） 均方根誤差（RMSE）：
b） 平均絕對誤差（MAE）：
—ｉ時段的實際平均功率；
—ｉ時段的預測功率；
—所有樣本實際功率的平均值；
—所有預測功率樣本的平均值；
－光伏電站的額定裝機容量；
—ｉ時段的開機總容量；
－所有樣本個數。
3.4.3限電記錄查詢及導出
用戶在“限電記錄查詢”頁面，選擇時間段后提交，系統會查找出在該時間段內所有光伏電站的限電記錄信息，并提供數據導出功能。
3.4.4預測實際功率導出
在預測實際功率導出頁面，選擇要導出的數據類型：預測功率導出，實際功率導出和預測實際功率導出，選擇時間段后，點擊“導出”按鈕導出功率數據。
3.5系統管理
系統管理模塊包含用戶管理、光伏電站裝機容量設置、預測開機容量設置、光伏限電設置、光伏電站管理、運行監控信息、用戶操作日志、數據庫導出、Tomcat日志下載和系統更新十個子模塊。
3.5.1用戶管理
在該子模塊超級管理員用戶（一般系統會自動初始化一個）可以增加新的用戶和對原來的用戶進行編輯、刪除和密碼修改等操作，目前系統提供兩種用戶：超級管理員具有所有模塊的使用功能；普通瀏覽用戶可以瀏覽，不具有系統管理模塊的使用權限。
3.5.2光伏電站裝機容量設置
在該子模塊，用戶可以根據實際情況對預測系統中所有光伏組件的裝機容量進行修改，提交之后，預測系統將按照新的裝機容量對光伏電站進行預測，在沒有填報第二天開機容量的情況下，系統會以該電站的裝機容量為默認開機容量進行預測，因此修改裝機容量對預測系統影響很大，需按照實際情況進行修改。
3.5.3預測開機容量設置
在該子模塊，用戶根據實際情況設置未來一天的光伏電站開機情況，這里只需要填寫某電站未來一天的總開機容量，提交之后，預測系統將根據用戶填報的開機容量進行預測，如果不填，預測系統會按照默認全部開機的情況進行預測。
3.5.4光伏限電設置
在該子模塊的頁面，管理員可以設置一段時間內調度限電記錄，新增或者刪除限電記錄。
3.5.5光伏電站管理
點擊“系統管理”菜單下的“光伏電站管理”進入光伏電站列表界面，點擊“編輯”進入編輯電站界面，在電站編輯界面，修改該電站的基本信息。
3.5.6運行監控信息
點擊“系統管理”菜單下的“運行監控信息”，進入監控信息查看頁面，在該界面選擇監控信息的查詢條件，查詢符合條件的監控信息。監控信息展示的是系統運行過程中的運行日志。
3.5.7用戶操作日志
點擊“系統管理”菜單下的“用戶操作日志信息”，進入用戶操作日志頁面，在該界面選擇查詢條件，查詢符合條件的用戶操作日志。界面提供導出功能，能夠導出用戶操作日志。
3.5.8數據庫導出
點擊“系統管理”菜單下的“數據庫導出”，進入導出界面，可將系統的數據庫整體導出至本地，以便系統備份與維護。
3.5.9服務器日志下載
當系統出現問題，電站管理人員可以下載tomcat服務器的日志信息，方便系統開發人員找到問題所在，解決系統問題。
3.5.10系統更新
點擊“系統管理”菜單下的“系統更新”，進入系統更新界面。在該界面，用戶可以上傳系統程序包來更新預測系統，系統包的格式為war文件格式。由我方提供更新包，然后由地方工作人員將更新包在此上傳，即可完成預測系統的更新。
4總結
光伏發電功率預測系統基于以上功能模塊設計，實現了對光伏電站的輸出功率進行預測的功能。系統具有界面友好、操作方便、預測精度優良等優點，在滿足光伏并網要求的同時，為光伏電站的科學有效管理提供了可靠的依據，是一款值得在光伏電站推廣的功率預測產品。
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