风电场输出功率预测分析

孙娜

摘 要：风电及光伏发电具有很大的随机性和间歇性。当系统中接入的风电和光伏发电容量逐渐变大时，相应地，风电场及光伏电站对系统产生的影响也越来越明显，系统状态稳定性与频率稳定性在容量达到一定程度后将接受挑战。为了应对大规模风电及光伏发电接入对电网平衡的影响，可以预测风电场及光伏电站输出功率，把其纳入电网的调度计划。

关键字：风电 光伏发电 输出功率

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0094-01

1 风电短期功率预测

对短期功率预测可分为两种，一种是预测风速，然后依据风电机组或者风电场功率曲线获得风电场的功率输出；另一种是直接预测风电场的输出功率。

短期风电功率预测算法分析：

短期预测中考虑到粗糙度、地形等因素，进行预测时采用物理方程的方法称为物理方法，依据历史数据统计，进行预测时，分析找出其内在规律的方法称为统计方法。若同时采用两种方法称为综合方法。

（1）物理方法。它以天气预报系统的预测数值结果为根据，获得风向、风速、气温、气压等数据。采用计算流体力学法或者微观气象学理论，计算出风电机组轮毂高度的风向、风速、气温、气压等数据，然后以风电场的功率曲线为依据计算风电场的输出功率。

（2）统计方法。不将风速变化的物理过程考虑在内，统计方法以历史统计数据为依据找出天气状况和风电场出力的关系，进而以实测数据和天气预报数值数据为依据预测风电场输出功率。

（3）综合方法。组合模型基本原理采用以计算流体力学方法或者微观气象学理论为基础建立风电场的物理模型，预测风电场的输出功率。建立风电功率预测系统的统计模型，以天气预报数值数据以及物理模型的输出作为输入，预测风电场输出功率。组合模型的应用可使预测精度和模型的适用性得到有效提高。

2 风电场输出功率统计模型影响因素分析

2.1 输出功率和风速的关系

见图1，处于功率曲线较陡的区域间，风速变化虽然很小，但却能引起很大的功率变化，另外，风速变化为2.5 m/s，功率变化约为200 kW。影响风电机组/风电场输出功率的最主要因素是风速。

2.2 输出功率与风向的关系

风向对功率的影响可分为两个方面。一方面，在风轮扇面上风向并不总是一致的，风电机组的偏航装置是通过轮毂高度的风向标与风速计导致风机对准来风方向，但风电机组的出力会受扇面上其它高度的风向的影响。另外，因风电机组的偏航装置有一定滞后，风机并不能总是正对来风方向。另一方面是风向对风电场输出功率的影响。一般风电场的组成部分是许多的风电机组，由于风电机组叶轮能将风吸收，从而降低风轮后面的风速，即是尾流。因风电机组尾流减少了下风向风电机组获得的风能，进而降低相应风电机组的出力。

2.3 空气密度对输出功率的影响

式（2-1）中，参量空气密度的大小直接影响获得风能的多少，如不将风电场内各风电机组间的影响考虑在内，风电场输出功率和空气密度之间的关系就与风电机组与空气密度的关系基本一致。事实上，在不同空气密度下输出功率的偏差或许更大。所以在风电功率预测中一定要将空气密度的影响充分考虑其中。

由上式可知，温度的变化影响空气密度的变化，又由于能量是随着空气密度的变化而变化的，从而引起风电机组输出功率的变化。

3 结语

实现对风电场和光伏电站输出功率的准确预报，一方面可以有效地减轻风电和光伏接入对电网平衡的影响，另一方面可以使风电场和光伏电站的运行水平得到提高，充分利用风力和太阳能，获得更大的经济和社会效益。

参考文献

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