光伏发电功率预测系统优化

我国太阳能资源较为丰富的西部地区属温带大陆性半干旱气候，年降水量低，日照充足，非常适于光伏电站开发，现以该区域某一光伏电站为例进行预测系统介绍，电站装机容量为30MWp，年发电量可达3400万kW·h。

该电站的光伏发电功率预测系统由监测、预测、评估等几部分组成。其中，监测的数据类别主要包括气象信息和光伏电站运行状况，它为光伏电站的功率预测建模提供了基础数据；预测是系统的核心功能，能够满足光伏电站短期、超短期气象要素与功率预测要求；评估是功率预测的精度进行统计分析。以上功能基于分布式软件平台进行实现。

系统软件平台设计方面，采用B／S多层应用结构，系统构架满足J2EE规范，实现数据的集中化存储和信息共享，提高数据的利用率和系统的执行效率。在设计时特别地强调数据层和应用层的分离，这一做法的优点是以保证系统兼容性为前提，便于后期预测模型优化及其他系统功能拓展。

图7-12　风电机组工况设置

1.系统网络拓扑

数据采集、处理和传输是实现系统功能的关键，在具体的设计开发阶段，系统采用WEB服务与其他电力自动化系统进行数据交互。同时，通过IEC 102通信规约，以E文本方式定时向上级电网调度部门发送气象监测、短期和超短期功率预测数据。

系统的所有数据统一存入数据库服务器，通信服务器负责处理从反向隔离传输过来的气象监测数据和数值预报数据，而预测模块部署于应用服务器，承担短期、超短期预测模型的运行。预测系统网络拓扑图如图7-13所示，整个预测系统部署在的电力生产控制大区的非控制区，即电网调度控制中心的安全二区。

图7-13　预测系统网络拓扑图

2.人机界面功能模块

系统人机界面通过不同方式展示了预测系统的状态信息，包括实时功率、预测功率、实时气象监测等动态信息，以及光伏电站建站信息，使系统用户以较为简洁、直观地方式快速掌握预测系统的实时运行状态。其中，人机界面功能模块如图7-14所示。(www.xing528.com)

图7-14　人机界面功能模块示意图

（1）预测系统主界面。图7-15是光伏发电功率预测系统主界面，该系统主界面左侧通过图文对电站进行简要介绍，右侧以曲线图方式展示当前时刻的最新监测、预测信息，包括实测数据、短期预测数据、超短期预测数据等，曲线图下方为数据表格模块，展示当前电站的实时气象监测信息，以便于系统用户了解电站当地气象条件。

图7-15　光伏发电功率预测系统主界面

（2）气象数据查询界面。界面以表格的方式展示光伏电站的气象信息，包括辐射、风速、风向、气温、湿度、气压等要素，支持查询时间设置以及查询信息的升降排序。此类信息可通过Excel文件方式导出，方便用户对查询信息进行进一步应用，气象数据查询界面如图7-16所示。

图7-16　气象数据查询界面

（3）太阳辐射预测界面。辐射预测功能界面主要是对电站辐射的实测、预测数据进行对比展示，可以在界面的左侧参数设置功能模块中，对辐射的查询方式进行设置，以实现对不同时间、展示方式（柱状图、折线图）、展示内容的浏览。而右侧界面则通过曲线形式将查询结果作出展示，并且曲线数据可以在对应的数据表中显示，太阳辐射预测与实测对比曲线如图7-17所示。

图7-17　太阳辐射预测与实测对比曲线

（4）功率信息界面。功率信息界面主要实现功率预测曲线的展示，界面采用统一风格进行设计，在界面的左侧对查询条件进行设置，包括数据查询时间选择、数据展示方式、数据展示类型等，而在右侧区域则对查询的结果进行展示。这些功率曲线数据还可以在对应的数据表中进行展示，以便于预测效果的评估和统计，功率预测与实测对比曲线如图7-18所示。