風電功率預測系統在某風電場的應用

　 該風電場坐落于風力資源豐富的內蒙古烏蘭察布市境內，10米高度年平均風速為6.92米/秒，風功率密度為323.7瓦/平方米,現一期49.5MW已于2009年12月并網發電。

　　由東潤環能（北京）科技有限公司提供的風電功率預測系統于2011年3月投入運行，現運行穩定，月均方根誤差小于15%，滿足國家規定的誤差小于20%的要求，驗收時收到與會專家的一致好評，并評價該系統為符合國家風電功率預測系統建設規范及安全規定的優質工程。

　　該系統具備短期預測及超短期預測功能，短期預測能夠預測風電場次日0時至24時每15分鐘共96個時間節點的有功功率。預測系統分為實時狀態監測、氣象信息展示、報表統計、系統管理共四個應用模塊，每個應用模塊又根據應用包含了若干個具體操作的子模塊，各應用模塊的功能及應用效果如下：

一、 實時狀態監測模塊

　　實時狀態監測模塊下包含了3個子模塊，即地圖展示模塊，日曲線展示模塊，周曲線展示模塊

　　1.1 地圖展示

　　當用戶登錄系統時，系統會默認先跳轉到地圖展示子模塊頁面，或者通過導航進入。該頁面以地圖的方式直觀的展示了風電場的地理分布情況，并采用實時更新的方式對風電場的預測功率、實際功率進行展示，頁面的刷新周期根據風電場實時功率的接口更新時間而定，一般為1-5分鐘更新一次。目前為5分鐘更新一次，預測功率為15分鐘一個點，所以預測功率15分鐘更新一次。在風場的展示框中，展示風場名稱，裝機容量，預測功率，實際功率。點擊地圖上風機圖標，進入風電場風機詳細頁面，在該頁面可以看到風電場所有風機的地理位置，風機編號等信息，地圖展示頁面如下圖：

1.2 日曲線展示

　　點擊“實時狀態監控”下的“日曲線展示”，進入日曲線展示界面。其中“日曲線”橫坐標為時間序列，15分鐘一個點，每天96點；縱坐標為功率，單位為兆瓦(MW)。曲線展示內容分為“短期預測曲線”、“實際曲線”、“超短期預測曲線”、“限電曲線”，用戶可在頁面上通過日期控件選擇任何想查看的日期，點擊“提交”按鈕，即可顯示相應的信息。頁面提供導出功能，點擊右上角“導出”按鈕可用EXCEL和CSV兩種格式將結果導出到本地。日曲線展示如下圖所示：

　　1.3 周曲線展示

　　周曲線顯示一周時間內的預測曲線和實際功率曲線。點擊“實時狀態監控”下的“周曲線展示”，進入周曲線展示界面，通過導航可進入此子模塊頁面，其中“周曲線”橫坐標為時間序列，15分鐘一個點，每天96點；縱坐標為功率，單位為兆瓦(MW)。曲線展示內容分為“預測功率曲線”、“實際功率曲線”，根據圖示，綠色曲線代表預測曲線，紅色曲線代表實際功率曲線，用戶可在頁面上通過日期控件選擇任何想查看的日期，當選擇好各種想查看的條件后，點擊“提交”按鈕，即可顯示相應的信息。周曲線展示如下圖所示:

二、氣象信息展示

　　“氣象信息展示”下包含2個模塊。可顯示“風玫瑰圖曲線”和“風速曲線”。

　　2.1 風玫瑰圖曲線展示

　　點擊“氣象信息展示”下的“風玫瑰圖曲線”即可進入風玫瑰圖界面，在界面的左上角，用戶可以選擇開始時間和結束時間的時間段。

　　2.2 風速曲線展示

　　點擊“氣象信息展示”下的“風速曲線展示”，即可進入風速曲線展示界面，在風速展示界面的左上角，用戶可以選擇要查看的日期，展示出用戶選擇日期當天的風速曲線，同時提供導出功能。
三、 報表統計模塊

　　報表統計模塊包含如下模塊：上報曲線導出，短期預測指標統計及導出，超短期預測指標統計及導出，功率相關預測指標統計，氣象信息相關指標統計，風電相關指標統計及導出，預測及實際曲線導出、限電記錄查詢及導出。

　　3.1上報曲線導出

　　通過導航可進入此子模塊頁面，該子模塊頁面，有如下功能，計劃曲線的修改，計劃曲線的導出以及計劃曲線的上傳。修改計劃曲線有兩種方式，可以直接拖動曲線上的某點計劃值也可以修改右邊的列表。導出功能可以導出excel文件也可以導出csv文件。上傳功能實現了計劃曲線上傳的彌補功能，系統中定時上傳預測結果，也可以人工點擊上傳按鈕進行上傳。展示頁面如下圖：

　　3.2 短期預測指標統計及導出

　　通過導航可進入此子模塊頁面，在這里用戶可以對一段時間內的預測結果進行誤差統計，并可按需求設置過濾條件。在統計頁面上可以看到風場的一段時間內的絕對誤差，均方根誤差等。
平均絕對誤差計算方式：

　　3.3 功率相關指標統計

　　功率相關指標統計頁面可以統計一段時間內，功率頻率的分布，5分鐘功率的變化，10分鐘功率的變化。

　　3.4 風電相關指標統計及導出

　　風電相關指標統計及導出頁面可以統計出一段時間內發電量，有效發電時間，最大出力等信息。

　　3.5 預測實際曲線導出

　　通過導航可進入此子模塊頁面，在該子模塊頁面，用戶可以將某個風場的一段時間的預測數據和實際出力數據導出到本地。

　　3.6 限電記錄查詢及導出

　　通過導航可進入此子模塊頁面，此子模塊對限電記錄進行導出。首先要導出的時間段，點擊確認按鈕進入限電的列表頁面，點擊列表頁面的導出按鈕可以導出限電信息。
四、 系統管理模塊

　　系統管理模塊包含如下模塊：裝機容量設置、風場管理、用戶管理等.系統管理員模塊只有管理員身份才能在界面進行操作。

　　4.1 風場裝機容量設置

　　在該子模塊，用戶可以根據實際情況對預測系統中所有風場的裝機容量進行修改，提交之后，預測系統將按照新的裝機容量對風電場進行預測，在風場沒有填報第二天開機容量的情況下，系統會以該風場的裝機容量為默認開機容量進行預測，因此修改裝機容量對預測系統影響很大，需按照實際情況進行修改。

　　4.2 風場管理　　

在該子模塊，用戶可以看到風場的基本信息。管理員在該界面設置風場的名稱等。

　　4.3 用戶管理

　　在該子模塊超級管理員用戶（一般系統會自動初始化一個）可以增加新的用戶和對原來的用戶進行編輯、刪除和密碼修改等操作，目前系統提供兩種用戶：超級管理員具有所有模塊的使用功能；普通瀏覽用戶可以瀏覽，不具有系統管理模塊的使用權限。

　　4.4 風場限電設置

　　在該子模塊的頁面，管理員可以瀏覽一段時間內調度限電記錄。

　　4.5 預測開機容量設置

　　在該子模塊，用戶根據實際情況設置未來一天的風電場開機情況，這里只需要填寫某風場未來一天的總開機容量，不需要具體到每一臺風機，提交之后，預測系統將根據用戶填報的開機容量進行預測，如果不填，預測系統會按照默認全部開機的情況進行預測。

　　4.6 運行監控信息

　　運行監控信息頁面，可以查看到系統的運行日志信息，方便維護人員進行系統的維護，在該頁面用戶可以清晰地看到系統運行的錯誤信息。

　　4.7 用戶操作日志查詢及導出

　　該頁面可以查看用戶的操作日志，方便系統管理員對系統的管理。

　　4.8服務器日志下載

　　當系統出現問題，風場管理人員可以下載tomcat服務器的日志信息，方便系統開發人員找到問題所在，解決系統問題。

　　4.9數據庫導出

　　數據庫導出頁面可以導出系統中的數據庫數據，方便系統的維護。

　　4.10重啟系統服務

　　當系統出現問題時，管理員可以通過該頁面重啟系統。

　　4.11系統更新

　　由于風電裝機速度很快，系統頁面在這里提供了更新接口，由電科院提供更新包，然后由地方工作人員將更新包在此上傳，即可完成預測系統的更新。

五、總結

　　該風功率預測系統通過以上功能的設計，使該系統具備友好的界面展示、預測值自動上報、風場優化管理等功能，在滿足調度要求的同時，使風場的自動化及管理水平有了很大的提高，是一款適合在風電場推廣的風功率預測產品。