[发明专利]一种风电功率中长期预报方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及风力发电系统领域，尤其涉及风电功率中长期预报方法，具体地说是利用高分辨率数值模式结合风机功率曲线进行为期7天的风电场风电功率预报方法。

【背景技术】

能源问题在中国经济社会的可持续发展中具有特别重要的战略地位。中国目前的能源供需矛盾尖锐，能源利用效率低下，以煤为主的一次能源消费造成了严重的环境污染。中国已成为仅次于美国的世界第二大二氧化碳排放国，来自国际社会的温室气体减排压力不断增大。近几年中国大范围发生的“电荒、煤荒、油荒、天然气荒”，凸显出当前中国能源供应形势的严峻。

风力发电是目前技术最为成熟、最具有大规模开发和商业化发展前景的清洁可再生能源利用方式，近十年来发展极为迅速，在一些国家已经成为比较重要的能源供给方式，中国政府高度重视风能等可再生能源的大规模商业化开发和可持续性利用。2006年1月1日正式生效的《中华人民共和国可再生能源法》，把包括风能在内的可再生能源利用提高到增加能源供应、改善能源结构、保障能源安全、保护环境、实现经济社会可持续发展的战略高度。中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议中，明确要求大力发展风能、太阳能等清洁能源技术。

在这种形势下，中国的风力发电事业呈现了良好的发展势头，大型并网风力发电发展迅速，国家相继在酒泉、新疆、江苏、蒙东、蒙西、吉林、河北规划了七个千万千瓦级风电基地。其中酒泉千万千瓦级风电基地已完成建设规划，部分风电场已并网发电。

电力系统最大的特点是实时动态平衡，也就是要保证每一个时刻所发出来的电与所消耗的电刚好平衡，才能保证电力系统的稳定和安全。在风力发电接入电力系统之前，电力系统面对的是可以预测的负荷和可以控制的电源，在负荷预测的基础上，通过对发电的调度控制来保证电力系统的实时动态平衡。

当风电作为一种电源接入到电力系统的时候，其间歇性和波动性，增大了电力系统的调峰难度，如果对风电不做预测和调度管理的话，就要求在电力系统当中留有与风电容量相等的备用容量，平衡风电的波动。随着风电在电源中比例的增加，电力系统的峰谷差进一步变大，这就需要进行更大幅度的调峰，如果仍然采用电力系统留全部风电容量备用的方式，电力系统将无法正常运行。

对风电场输出功率进行预测，把风电功率纳入电网的调度计划，可以使电力调度部门根据预测结果，对电力生产和调度做出更为合理、有效的计划安排，对于调度安排系统的发电计划、保证电力系统的安全稳定运行、降低备用容量和运行成本以及对电力市场进行有效的管理等都具有重要意义，是解决大规模风电接入电网后电网调度问题的有效措施之一。

为保证大规模风电并网后电网安全稳定运行，电网需要根据风电实时出力确定调峰方案，而调峰方案是在已知备用容量下确定的电网优化运行方案，但含风电在内的电力系统的备用容量的确定则需要风电功率中长期的预测结果作为依据。尤其是对于水电比例较高的西北电网，在不同季节如何根据水库调度及电网调峰需要确定水电厂的库容，更加需要风电功率中长期预测结果作为依据。另外随着风电接入比例的增加，电网设备的检修安排原则中也需要考虑风电中长期的出力变化。

Erik L.、Frank、Bailey等学者在文献1.“Wind Power Meteorology.Part II：Siting and Models.”(Wind Energy.1998，1：55-72.)2.“Modelling the Wind Climate of Ireland.”(Boundary-Layer Meteorology，1997，85：359-378.)3.“Short-Term Wind Forecasting.”(Proceedings of the European Wind Energy Conference，Nice，Frace，1-5March 1999，PP.1062-1065，ISBN1902916X.)中指出采用数值预报模式和风电功率统计预报模型相结合的集成系统进行预报，是风电场风电功率短期预报的有效方法。其主体思想是利用数值天预报提供风机轮毂高度的风速、风向等预报信息，然后利用风速与风向的预报资料和同期的风电场风电功率记录资料建立风电功率预报统计模型进行风电功率预报。