一种新能源发电和用电功率预测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源发电和用电功率预测系统及方法，将天气预报子系统预测的气象参数作为变量，建立风力发电、水电站、光伏发电的发电功率与影响气象参数的函数模型，计算出对应基于天气预报的发电功率预测。结合设置在风力发电、水电站、光伏发电的传感检测装置采集主要影响发电的参数也作为变量输入函数模型，计算出传感预测发电量。通过计算基于天气预报的预测发电功率与传感预测发电量的差异功率，将差异功率作为下次基于天气预报的预测发电功率的补偿量。其主要思想是基于传感检测的实时性和相对确定性，结合天气预报的预先性，二者进行差异计算得出历史阶段的数据库，以这个历史数据库的差异数据的相对稳定性作为功率预测的补偿。为功率预测的补偿。为功率预测的补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源发电和用电功率预测系统及方法

：
[0001]本专利技术涉及新能源功率预测系统
，尤其一种新能源发电和用电功率预测系统及方法。

技术介绍
：
[0002]新能源功率预测，是根据新能源场站的历史功率、历史气象、地形地貌、数值天气预报、发电单元运行状态等数据建立新能源场站输出功率的预测模型，以风速、辐照、功率和数值天气预报等数据作为输入，结合新能源场站的运行状况，得到未来的输出功率。高精度的新能源功率预测对优化常规机组方式安排有着重要意义，能够助力企业电力交易，合理定制报价、报量策略，保证电站优先完成基础计划的基础上成交更多的现货，提升电站发电效率；在电站管理层面，基于功率预测功能可以辅助电站管理决策，合理制定生产计划、检修计划，并对电站运行状态建立科学考核体系，提升电站管理水平；在储能逐渐成为新能源场站标配的趋势下，还能实现合理配比储能系统，达到精准充放电。
[0003]随着以风力发电、光伏发电为代表的新能源电站装机容量的不断提升，新能源发电占电力系统发电总量也逐年上升，但是新能源发电存在“先天缺陷”，容易受到风速、风向、日照、气温、气压等环境因素的影响，其随机性、波动性比较大，发电量较难预测，新能源电力的大规模集中并网也会对电网稳定运行产生较大冲击。
[0004]要实现发电端和用电端的实时平衡，电网需要根据下游用电需求提前做出发电规划，并根据实时的电力平衡情况，做出实时的电力调节和控制，因此在发电端提出功率预测、并网控制等需求。

技术实现思路
：
[0005]本专利技术的目的在于提供一种新能源发电和用电功率预测方法及方法，以解决现有技术的不足。
[0006]本专利技术由如下技术方案实施：一种新能源发电和用电功率预测系统，包括：气象数据采集子系统、发电预测子系统、用电预测子系统和调度子系统；
[0007]所述气象数据采集子系统包括气象预测平台、气象数据处理服务器、反向隔离装置，所述气象预测平台、气象数据处理服务器通过外网通信连接，所述气象数据处理服务器连接反向隔离装置，所述反向隔离装置与功率预测处理服务器通信连接；
[0008]所述调度子系统为包含多个数据服务器的调度中心，所述调度中心通过调度输出网与功率预测处理服务器通信连接；
[0009]所述发电预测子系统包括光伏电站、风电站、水电站和分别设置在所述光伏电站、风电站、水电站的光照传感器、测风塔、水位计，所述光照传感器、测风塔、水位计通过通信模块与发电预测服务器通信连接；
[0010]所述用电预测子系统包括负载侧、用电预测服务器，所述负载侧、用电预测服务器通信连接；
[0011]所述发电预测服务器、用电预测服务器通过网络交换机与功率预测处理服务器通信连接。
[0012]本专利技术还提供一种新能源发电和用电功率预测方法，包括以下步骤：
[0013]建立风力发电、水电站、光伏发电的发电功率与影响参数函数模型，其中，将地理参数作为常量，将气象参数作为变量；
[0014]将所述风力发电、水电站、光伏发电的所在区域分块，并为每个区块编号；
[0015]将所述每个区域的天气预报的参数对应输入到所述函数模型，预测中短期的发电功率；
[0016]每日实时采集主要分别影响风力发电、水电站、光伏发电功率的风速、水情、光照的参数信息，与所述天气预报的对应参数对比，得出日各参数偏差；
[0017]汇总日、月、年的各参数偏差，求出日、月、年平均偏差作为下一时段预测的依据，依据日、月、年平均偏差对依据天气预报参数预测的中短期的发电功率进行修正，得出区域新能源预测功率；
[0018]将区域优化新能源预测功率结合分区编号进行求和运算，得出新能源预测总功率；
[0019]负载侧采集分片区域内日、月、年各时段用电量、用电增量，预测负载侧未来用电功率；
[0020]结合各阶段各区域新能源预测功率、新能源预测总功率和负载侧用电数据和未来用电预测，进行发电和用电调度。
[0021]进一步的，所述风力发电、水电站、光伏发电的发电功率与影响参数函数模型具体为：
[0022](1)风力发电有功功率Pw随风速v的变化可以通过分段函数来体现：
[0023][0024]式中：vin表示风机的切入风速；vo表示风机的切出风速；vr表示风机的额定风速；Pr表示风机的额定输出功率；
[0025](2)水力发电发电量计算公式为：
[0026]实际发电量＝电量计量系数*水流量*水头*发电机效率；
[0027]其中，电量计量系数是反映水轮机发电状态的一个参考系数，取值在0.7
‑
0.9之间；水流量是指水轮机受到的水流量，单位为m3/s；水头是指水位差，单位为m；发电机效率是指发电机将机械能转换为申能的效率，取值在0.85
‑
0.95之间；
[0028](3)光伏发电辐射量G的计算公式为：
[0029][0030]式中：G
o
表示太阳能辐射量，单位为kW/
㎡
；G
b
表示水平面上直接接收到的太阳能辐
射量；K
b
表示倾斜面与水平面上直接接收到太阳辐射量的比值；G
d
表示水平面上散射出去的太阳能辐射量；μ表示光伏阵列的倾斜角；ρ表示地表的反射率；G
h
表示水平面上的总太阳辐射量；
[0031]光伏发电的输出电流计算公式为：
[0032][0033]式中:T表示环境温度；G表示光照度；I
sc
表示电流；I
ref
表示标准参考条件下(温度T
ref
为25℃,太阳辐射量G
ref
为1kW/
㎡
)对应的输出电流；φ参考光照度下电流变化温度系数；T
c
表示太阳能光伏电池板表面温度；
[0034]光伏发电的电压，如下：
[0035][0036]式中：φ表示参考光照度下电压变化的温度系数；R
s
表示其中的串联电阻阻值；U
ref
表示标准参考条件下对应的输出电压。
[0037]进一步的，所述每日实时采集主要分别影响风力发电、水电站、光伏发电功率的风速、水情、光照的参数信息，与所述天气预报的对应参数对比，得出日各参数偏差，具体为：
[0038]设时间t采集的主要分别影响风力发电、水电站、光伏发电功率的风速、水情、光照的参数中某一参数采集的值集合为(x1、x2、x3
……
xn)，时间t天气预报预测的对应参数集合为(y1、y2、y3
……
yn),则时间t各参数偏差分别为(Δ1＝y1
‑
x1、Δ2＝y2
‑
x2、Δ3＝y3
‑
x3
……
Δn＝yn
‑
xn),其中时间t为0时到24时，每间隔1小时比较一次参数偏差。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源发电和用电功率预测系统，其特征在于，包括：气象数据采集子系统、发电预测子系统、用电预测子系统和调度子系统；所述气象数据采集子系统包括气象预测平台、气象数据处理服务器、反向隔离装置，所述气象预测平台、气象数据处理服务器通过外网通信连接，所述气象数据处理服务器连接反向隔离装置，所述反向隔离装置与功率预测处理服务器通信连接；所述调度子系统为包含多个数据服务器的调度中心，所述调度中心通过调度输出网与功率预测处理服务器通信连接；所述发电预测子系统包括光伏电站、风电站、水电站和分别设置在所述光伏电站、风电站、水电站的光照传感器、测风塔、水位计，所述光照传感器、测风塔、水位计通过通信模块与发电预测服务器通信连接；所述用电预测子系统包括负载侧、用电预测服务器，所述负载侧、用电预测服务器通信连接；所述发电预测服务器、用电预测服务器通过网络交换机与功率预测处理服务器通信连接。2.一种新能源发电和用电功率预测方法，其特征在于，包括以下步骤：建立风力发电、水电站、光伏发电的发电功率与影响参数函数模型，其中，将地理参数作为常量，将气象参数作为变量；将所述风力发电、水电站、光伏发电的所在区域分块，并为每个区块编号；将所述每个区域的天气预报的参数对应输入到所述函数模型，预测中短期的发电功率；每日实时采集主要分别影响风力发电、水电站、光伏发电功率的风速、水情、光照的参数信息，与所述天气预报的对应参数对比，得出日各参数偏差；汇总日、月、年的各参数偏差，求出日、月、年平均偏差作为下一时段预测的依据，依据日、月、年平均偏差对依据天气预报参数预测的中短期的发电功率进行修正，得出区域新能源预测功率；将区域优化新能源预测功率结合分区编号进行求和运算，得出新能源预测总功率；负载侧采集分片区域内日、月、年各时段用电量、用电增量，预测负载侧未来用电功率；结合各阶段各区域新能源预测功率、新能源预测总功率和负载侧用电数据和未来用电预测，进行发电和用电调度。3.根据权利要求2所述的一种新能源发电和用电功率预测方法，其特征在于，所述风力发电、水电站、光伏发电的发电功率与影响参数函数模型具体为：(1)风力发电有功功率Pw随风速v的变化可以通过分段函数来体现：式中：vin表示风机的切入风速；vo表示风机的切出风速；vr表示风机的额定风速；Pr表
示风机的额定输出功率；(2)水力发电发电量计算公式为：实际发电量＝电量计量系数*水流量*水头*发电机效率；其中，电量计量系数是反映水轮机发电状态的一个参考系数，取值在0.7
‑
0.9之间；水流量是指水轮机受到的水流量，单位为m3/s；水头是指水位差，单位为m；发电机效率是指发电机将机械能转换为申能的效率，取值在0.85
‑
0.95之间；(3)光伏发电辐射量G的计算公式为：式中：G
o
表示太阳能辐射量，单位为kW/
㎡
；G
b
表示水平面上直接接收到的太阳能辐射量；K
b
表示倾斜面与水平面上直接接收到太阳辐射量的比值；G
d
表示水平面上散射出去的太阳能辐射量；μ表示光伏阵列的倾斜角；ρ表示地表的反射率；G
h
表示水平面上的总太阳辐射量；光伏发电的输出电流计算公式为：式中:T表示环境温度；G表示光照度；I
sc
表示电流；I
ref
表示标准参考条件下(温度T
ref
为25℃,太阳辐射量G
ref
为1kW/
㎡
)对应的输出电流；φ参考光照度下电流变化温度系数；T
c
表示太阳能光伏电池板表面温度；光伏发电的电压，如下：式中：φ表示参考光照度下电压变化的温度系数；R
s
表...

【专利技术属性】
技术研发人员：白德龙，郭俊，张智刚，修立杰，苗杰，丰升彬，姚强，宋知谦，韩振平，
申请(专利权)人：京能锡林郭勒能源有限公司，
类型：发明
国别省市：