NB/T 31046-2013
基本信息
标准号:
NB/T 31046-2013
中文名称:风电功率预测系统功能规范
标准类别:其他行业标准
标准状态:现行
出版语种:简体中文
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相关标签:
预测
系统
功能
规范
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出版信息
相关单位信息
标准简介
NB/T 31046-2013 风电功率预测系统功能规范
NB/T31046-2013
标准压缩包解压密码:www.bzxz.net
标准内容
ICS27.180
备案号:43487-2014
中华人民共和国能源行业标准
NB/T31046—2013
风电功率预测系统功能规范
Function specification of wind power forecasting system2013-11-28发布
国家能源局
2014-04-01实施
规范性引用文件
术语和定义…
预测建模数据准备
数据采集与处理
预测功能要求
统计分析
界面要求
9安全防护要求
10数据输出
11性能指标·
附录A(资料性附录)
附录B(资料性附录)
风电场运行参数统计方法
误差计算方法
NB/T31046—2013
NB/T31046—2013
本标准由中国电力企业联合会提出。前言
本标准由能源行业风电标准化技术委员会归I。本标准主要起草单位:中国电力科学研究院、国家电力调度通信中心、国网吉林省电力有限公司。本标准主要起草人:刘纯、裴哲义、王勃、董存、王伟胜、冯双磊、范高锋、石永刚、范国英、郭雷。
本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路:二条号,100761)。
1范围
风电功率预测系统功能规范
NB/T310462013
本标准规定了风电功率预测系统的功能,主要包括预测建模数据准备、数据采集与处理、预测功能要求、统计分析、界面要求、安全防护要求、数据输出及性能指标等。本标准适用于电网调度机构和风电场风电功率预测系统的建设和验收,系统的研发和运行可参照使用。
2规范性引用文件
下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本标准。GB/T19963—2011风电场接入电力系统技术规定电监安全(2006)34号电力:次系统安全防护总体方案电监会5号令电力二次系统安全防护规定3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
风电场windfarm
由批风电机组或风电机组群(包括机组单元变压器)、汇集线路、主升压变压器及其他设备组成的发电站。
数值天气预报numericalweatherprediction根据大气实际情况,在定的初值和边值条件下,通过大型计算机做数值计算,求解描写天气演变过程的流体力学和热力学方程组,预测未来定时段的大气运动状态和天气现象的方法。3.3
风电功率预测windpowerforecasting以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型,以风速、功率、数值关气预报等数据作为模型的输入,结合风电场机组的设备状态及运行工况,预测风电场未来的有功功率。3.4
短期风电功率预测short-termwindpowerforecasting预测风电场次日零时起未来72h的有功功率,时间分辨率为15min。3.5
超短期风电功率预测ultra-short-termwindpowerforecasting预测风电场未来15min~4h的有功功率,时间分辨率不小于15min。3.6
风电功率预测系统windpowerforecastingsystem般包括数据采集单元、处理单元、存储单元、运算单元,可实现对单个或多个风电场未来一段时1
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间内的输出功率预测并进行展示、统计、分析的系统。3.7
时间分辨率timeresolution
相邻两次观测或预测之间的时间间隔,时间分辨率越高,时间间隔越小。3.8
粗糙度roughness
贴近地面平均风速为零处的高度。3.9
置信度confidencedegree
总体参数值落在样本统计值某区内的概率。3.10
利用小时数utilizationhours
统让时段内风电场实际发电量折算到全部并网风机满负荷运行条件下的发电小时数。3.11
风电有效发电时间effectivewindpowergenerationtime单个或多个风电场有功功率人于零的时间,单位为小时。3.12bZxz.net
风电同时率windpowersimultaneityfactor统计时段内单个或多个风电场有功功率与额定装机容量的比率。4预测建模数据准备
4.1风电场历史功率数据
风电场历史功率数据要求为:
a)投运时间不足1年的风电场应包括投运后的所有历史功率数据,时间分辨率不小于5min:b)投运时间超过1年的风电场的历史功率数据应不少于1年,时间分辨率应不小于5min。4.2测风塔历史数据
测风塔历史数据要求包括:
a)测风塔位置应具有良好的代表性,可反映风电场所处区域的风能资源特性:b)宜包括10m、50m及轮毂高程的风速和风向以及温、(来等信息;c)应为最近两年内的数据,其数据长度应不少于1年:d)数据的时间分辨率应不小10min。4.3风电机组信息
风电机组信息应包括机组类型,每类风电机组的单机容量、轮毂高度、叶轮真径、功率曲线、推力系数曲线,每台机组的首次并网时间、风机位置(经、纬度)、海拔等。4.4风电机组/风电场运行状态记录风电机组/风电场运行状态数据应包括风电机组故障及人为停机记录或风电场开机容量和功率调控记录,所有状态记录数据应间时包含对应的起始时间。4.5地形和粗糙度数据
4.5.1地形数据应包括对风电场区域外10km范内地势变化的描述,格式宜为CAD文件,精度高于1:5000。
4.5.2粗糙度数据应通过实地勘测或卫量地图获取,包括对风电场所处区域外20km范[内地表(包括陆而、植被和水面)粗髓度的描述。2
5数据采集与处理
5.1数据采集范围
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数据采集至少应包括数值天气预报数据、测风塔实时测风数据、风电场实时功率数据、机组状态数据和计划开机容量数据。
5.2数据采集要求
5.2.1所有数据的采集应能自动究成,并能通过于动方式补充录入。5.2.2测风塔实时测风数据时间延迟应不人于5min,其余实时数据的时间延应不人于1min。5.2.3数值天预报数据应满足以下要求:a)应至少包括次日零时起未来72h的数值人(顾报数据,时间分辨率为15min:b)数据应包括至少3个不出的风速、风向及“温、(压、凝度等参数:宜每用至少提供两次数值天气预报数据。5.2.4风电功率预测系统所用的副风塔实时测风数据应满足以下要求:a)
测风塔至风电功率随测系统的实时测风数据传送时间间隔应不人于5min:测风塔宜在风电场外1km~5km范围内且不受风电场尾流效成影响,宜在风电场主导风向的上b)
风间,位置具代表性:
采集量应至少包括10m,50m及轮毂高度的风速和风向以及气温。气压等信息,应包括解时值和5min平均:
风电场的测风培至场站端预测系统的数据传输宜采用光传输方式:d)
调度端风电期率预测系统听用的测风数据虚通过电力调度数据网由风电场上传:测风塔数捷用率成大于99%
风电场实时动率数据的采集周期成不大于min,应取自风电场升卡站计算机监控系统。5.2.5
风电机组状态敏据的采集周期成不大于15min,加通过电力调度数据网中风电场计算机监控系统5.2.6
E传。
风电场计划五机容量数据应与数价大(预报数据相对应,其中:5.2.7
a)场站端风电功率预测系统的计划开机容量数据应通过手动方式求入:b)调度端风电功率预测系统的计划开机容录数据通过电力调度数据网由风电场上传。5.3数据的处理
所有数据存入数据听间应进行完整性及合理性检验,并对缺测和异常数据进行补充和修正。5.3.1
5.3.2数据完整性检验应满型:
a)数据的数量应等于质期记求的数据数量:数据的时间顺序应符合质期的!始,结束时间,中间成连续,b)
数据合理性检验应满足:
对功率、数值大(预报、测风塔等数据进行越限检验,可手动设置限值范围:a)
对功率的变化率进行检验,可手动设置变化率限值:c
对功率的均值及标准差进行检验:对测风塔不同么高数据进行相关性检验:根据测风数据与功率数据的关系对数据进行相关性检验。缺测和异带数据宜按照下列要求处理:5.3.4
以前时刻的功率数据补全缺测的功率数据:以装机容量替代大于装机容量的功率数据:以零替代小于岑的功率数据:
以前时刻功率替代异常的功率数据:NB/T31046--2013
e)测风塔缺测及不合理数据以其余层高数据根据相关性原理进行修正,不具备修正条件的以前-时刻数据替代:
f)数值天气预报缺测及不合理数据以前:时刻数据替代;g)所有经过修正的数据以特殊标示记录:h)所有缺测和异常数据均可由人工补录或修正。5.4数据的存储
数据的存储应符合下列要求:
a)存储系统运行期间所有时刻的数值天气预报数据:b)存储系统运行期间所有时刻的功率数据、测风塔数据,并将其转化为15min平均数据:存储每次执行的短期风电功率预测的所有预测结果:c)
d)存储每15min滚动执行的超短期风电功率预测的所有预测结果:e)预测曲线经过人工修正后存储修正前后的所有预测结果;电网调度机构的风电功率预测系统应存储风电场上报的所有预测结果:f)
g)所有数据至少保存10年。
6预测功能要求
6.1总体要求
应根据风电场所处地理位置的气候特征和风电场历史数据情况,采用适当的预测方法构建特定的预测模型进行风电场的功率预测。根据预测时间尺度的不同和实际应用的具体需求,官采用多种方法及模型,形成最优预测策略。
6.2预测的空间要求
6.2.1预测的基本单位为单个风电场。6.2.2风电场的风电功率预测系统应能预测本风电场的输出功率。6.2.3电网调度机构的风电功率预测系统应能预测单个风电场至整个调度管辖区域的风电输出功率。6.3预测的时间要求
6.3.1短期风电功率预测应能预测次零时起72h的风电输出功率,时间分辨率为15min。6.3.2超短期风电功率预测应能预测未来15min~4h的风电输出功率,时间分辨率不小于15min。6.4预测执行方式
6.4.1短期风电功率预测应能够设置每日预测的启动时间及次数。6.4.2短期风电功率预测应支持自动启动预测和手动启动预测。6.4.3超短期风电功率预测应每15min自动执行-次。6.5其他要求
6.5.1应支持设备故障、检修等出力受限情况下的功率预测。6.5.2应支持风电场扩建情况下的功率预测。6.5.3宜支持多源数值天气预报数据的集合预报6.5.4应能对预测曲线进行误差估计,预测给定置信度的误差范围。7
统计分析
7.1数据统计
数据统计应符合以下要求:
a)参与统计数据的时间范围应能任意选定:历史功率数据统计应包括数据完整性统计、分布特性统计、变化率统计等:b)
c)历史测风数据、数值天气预报数据统计应包括完整性统计、风速分布统计、风向分布统计等:4
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d)风电场运行参数统计应包括发电量、风电有效发电时间、最大出力及其发生时间、风电最大同时率,利用小时数及平均负荷率等参数的统计,并支持自动生成报表,各参数的计算方法参见附录A。
7.2相关性分析
应能对历史功率数据、测风数据和数值天气预报数据等进行相关性分析。7.3误差统计
误统计应符合以下要求:
a)应能对任意时间区间的预测结果进行误差统计:b)应能对多个预测结果分别进行误差统计:误差统计指标至少应包括均方根误差、平均绝对误差、相关性系数、最大预测误差、合格率等,c)
各指标的计算方法参见附录B。
8界面要求
8.1展示界面
8.1.1应支持单个或多个风电场实时出力监视,以地图的形式显示,包括风电场的分布、风电场的实时功率及预测功率。
8.1.2应支持单个或多个风电场出力的曲线展示,宜同时显示系统预测曲线、实际功率曲线及置信度区间:调度端风电功率预测系统还应能够同时显示风电场上报预测曲线。实际功率曲线应实时更新。8.1.3应支持不同预测结果的同步显示。8.1.4应支持数值天气预报数据、测风塔数据、实际功率、预测功率的对比,提供图形、表格等多种可视化手段。
8.1.5应支持时间序列图、风向攻瑰图、风廊线以及气温、气压、湿度变化曲线等气象图表展示。8.1.6应支持统计分析数据的展示。8.1.7监视数据更新周期应不大于5min。8.2操作界面
8.2.1应具备开机容量设置、调度控制设置及查询页面。8.2.2应支持异常数据定义设置,支持异常数据以特殊标识显示。8.2.3应支持预测曲线的人工修改。8.2.4应具备系统用户管理页面,支持用户级别和权限设置,至少应包括系统管理员、运行操作人员、浏览用户等不同级别的用户权限。8.2.5应支持风电场基本信息的查询。8.3其他要求
8.3.1应具备数据下载、传输、处理、计算等不同环节运行状态监视页面,实时显示系统运行状态。8.3.2所有的表格、曲线应同时支持打印、电子表格和图片格式输出。9安全防护要求
9.1风电功率预测系统应满足电力二次系统安全防护规定的要求。9.2调度端和场站端的风电功率预测系统均应运行于电力二次系统安全区ⅡI。10数据输出
10.1调度端风电功率预测系统应每日至少提供一次次日96点单个风电场和区域风电功率预测数据,时间分辨率为15min;每15min提供一次未来15min~4h风电功率预测数据,预测值的时间分辨率不小于15min。
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10.2场站端风电功率预测系统应根据电力调度机构的要求向调度端风电功率预测系统.上报预测数据,每日至少上报一次次日96点风电功率预测数据,时间分辨率为15min:每15min上报次末来15min~4h超短期预测数据,预测值的时间分辨率不小于15min。10.3场站端风电功率预测系统向电力调度部门上报短期风电功率预测数据的同时,应上报与预测数据相同时段、相同时间分辨率的风电场预计开机容量。10.4场站端风电功率预测系统应能够向调度端风电功率预测系统实时上传风电机组运行状态数据,时间分辨率不小于15min
10.5场站端风电功率预测系统应能够向调度端风电功率预测系统实时上传风电场测风塔的测风数据,时间分辨率不小于5min。
11性能指标
11.1风电功率预测单次计算时间应小于5min。11.2单个风电场功率非受控时段的短期预测月均方根误差应小于0.2,超短期预测第4h预测月均方根误差应小于0.15:短期预测月合格率应大于80%,超短期预测月合格率应大于85%。11.3系统月可用率应大于99%。
A.1风电最大同时率(F)
式中:
Pm—i时段的实际平均功率;
C—风电场的额定装机容量。
平均负荷率(F)
式中:
所有样本个数。
附录A
(资料性附录)
风电场运行参数统计方法
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均方根误差(RMSE)
式中:
i时段的实际平均功率;
P.i时段的预测功率:
C—i时段的开机总容量;
一所有样本个数。
2平均绝对误差(MAE)
相关性系数(r)
附录B
(资料性附录)
误差计算方法
C[(Pma-P)-(P-P)
式中:
P—所有样本实际功率的平均值:P——所有预测功率样本的平均值。B.4
最大预测误差(8)
5合格率(Q)
3.x×100%
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