[发明专利]一种风力发电与光伏发电的发电功率预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电与光伏发电的发电功率预测方法。

背景技术

发电功率预测是根据装机容量、气象(温度、风速、光照强度)、发电量等历史数据，寻求发电功率与各种相关因素之间的关系，从而对发电功率曲线进行科学预测。在能量管理系统中可以提供两种短期发电功率预测：日前发电功率预测(预测1-7天)和实时发电功率预测(预测接下来两小时)。

发电功率预测包括对小区/园区接入的新能源，如风力发电、光伏发电等的发电功率的预测；燃气轮机发电功率和蓄电池充放电功率可实时调度，在楼宇EMS或社区EMS的优化中，可直接根据优化结果进行调度。

发电功率预测寻求发电功率与气象等相关因素之间的内在联系，研究发电功率变化规律。特别是风力发电功率与风速、日天气类型等因素之间的关系，光伏发电功率与光照强度、温度、日天气类型等因素之间的关系，从而实现预测未来风力发电功率曲线和光伏发电功率曲线。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电与光伏发电的发电功率预测方法，本发明可实现功率预测模型的快速建立，算法通用性强，通过对发电功率的预测，可以及时调整调度计划，减少系统的旋转备用容量，降低了运行成本的同时，保证了系统运行的稳定与安全。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种风力发电与光伏发电的发电功率预测方法，法步骤如下：

(1)根据算法精度和运算速度的要求，建立风机功率模型和光伏电池功率模型，

确定各功率模型的输入、输出量；

(2)根据步骤(1)建立的功率模型的输入数据的要求、相关的气象预测信息和历史气象数据信息，并根据相似日原则，得到预测所需的输入数据信息；

相似日原则是指气象条件相似时，发电功率也取相似的原理，建立天气情况历史数据库和发电功率曲线历史数据库，从数据库中取最相似日作为基准；

(3)输入包括风速的天气数据和风机型号、参数、装机容量信息，根据步骤(1)建立的风机功率模型，计算并输出风力发电功率预测曲线；

(4)输入温度、光照强度等天气数据和光伏电池光电转换效率、安装角度、装机容量信息，根据步骤(1)建立的光伏电池功率模型计算并输出光伏发电功率预测曲线；

(5)根据步骤(3)和步骤(4)的风力发电功率预测曲线和光伏发电功率预测曲线，实现对风力发电与光伏发电的发电功率的实时预测。

进一步地，根据本发明所述的风力发电与光伏发电的发电功率预测方法，所述的步骤(1)中，风机功率模型和光伏电池功率模型均包括对应的简化功率模型和经典工功率模型，当计算精度要求较高、运算速度要求较低时，选择经典功率模型；当计算精度要求较低、运算速度要求较高时，选择简化功率模型。

进一步地，根据本发明所述的风力发电与光伏发电的发电功率预测方法，所述的步骤(1)中，建立风机的经典功率模型为：

其中，P为风机的输出功率；

ρ为空气密度；

A为风机的风轮扫过的面积；

D为风轮半径；

v为风机轮毂高度处的风速；

C_p为风轮效率；

v_i为切入风速；

v_o为切出风速；

v_N为额定风速；

P_N为风机的额定输出功率。

进一步地，根据本发明所述的风力发电与光伏发电的发电功率预测方法，所述的步骤(1)中，建立风机的简化功率模型为：

进一步地，根据本发明所述的风力发电与光伏发电的发电功率预测方法，所述的步骤(1)中，建立光伏电池的经典功率模型：

P＝UIη_a

其中，

式中：Uoc与Isc分别开路电压和短路电流；

Um与Im分别为最大功率点电压和电流；

α与β分别为参考辐射强度下电流和电压温度变化系数；

Rs为光伏组件的串联电阻；

Np与Ns分别为光伏阵列中光伏组件并联数和串联数；

G太阳辐射强度；

Tc光伏阵列的电池表面温度；

η_a为光伏阵列的组合因子；

T_ref和G_ref分别为环境温度和太阳辐射强度的参考值。