论峡谷风电场风功能预测系统的准确性

马伟力

摘 要：本文针对峡谷中风电场风功率预测系统进行分析，主要研究风功率预测系统的准确性，为相关人员提供理论参考。

关键词：峡谷风电场 风功率预测 预测系统 准确性分析

1.峡谷风电场风功率预测的必要性

在我国近年来的电力发展中，风力发电的重要性不言而喻。随着经济和科技的发展，我国风力发电的建设路径逐渐由集中式开发转化成为分散式与集中式开发并存的发电模式。风电场的建设区域也从风资源较好、地形较为简单的区域向峡谷、山区等地形复杂的区域发展。因峡谷地形复杂，地貌变化较大，会对风电场的后续运行造成一定的不利影响，因此针对峡谷的电网考核较为严重。而风功率预测能够帮助电网合理的进行调度，对风电场的发电计划有着优化的作用，不但能够改善电网的调峰能力，还能增强电网的容量，保证电网的经济性，由此，对风电场进行风功率的预测十分必要。同时峡谷的独特地形会为风功率的预测带来一定的不确定性，即使在同一地址区域内，风能资源的分布也可能大不相同。并且会存在绕流和漩涡的情况，相应的风功率预测准确率较低，预测数值和实际数值会存在较大的差异。在加上峡谷中存在的狭管效应，在很大程度上增加了风功率预测的难度。因此，必须结合峡谷地区的地形地貌，运用科学合理的预测方式，提高预测精度，保证对风功率的预测准确无误[1]。

2.风电场风功率预测系统

风电场风功率预测系统的基本组成包括：功能预测主机、防火墙、NWP处理服务器、预测系统客户端、反向物理隔离装置、网络设备以及相应的辅助设施。其中風功率预测主机包括数据预处理服务、数据库服务以及预测算法引擎服务这三个应用的服务程序[2]。

风电场风功率预测系统中所包含的预测方法主要有两种，一种是建立在时间序列的基础上，一种是建立在数值气象预报的基础上，目前应用较为广泛的是基于数值气象预报的预测方式。而在这种预测方法中，又分成基于统计的方法和基于物理建模的方法两种。统计建模预测方法相对而言，准确度较高，且建模过程简单，预测速度较快，但所需数据量十分巨大，单独使用并不能满足我国风电场的发展需求。而物理建模预测方法，并不需要庞大的数据作为支撑，但其建模过程过于复杂，模型计算的速度缓慢，并且准确度相比而言较低，但是能够实现模型和风电场的同步投运功能[3]。

3.对风电场风功率预测系统准确性的影响因素

3.1 统计建模预测方法对准确性的影响

气象数据的采集利用气象传感器获取，在成功获取数据之后，要对数据进行合理的处理以确保精准程度，之后对获取的数据建立相应的数学模型，利用相应的计算公式对数据风功率进行预测计算。在此过程中，要对数据进行科学的管理和验证，从而保证数据的完整程度，消除一些错误数值，并通过验证确保数据的有效性，同时测风塔数据采集方式对准确性的影响较大，极可能因设备质量问题，造成数据的丢失，致使预测服务器无法进行更为精准的计算。一旦发生数据丢失可以根据实际情况使用插值填补法进行修补，但要注意这种方法只针对个别缺失数据有效，在缺失数据较多的情况，可以选用其他气象因子代替。

3.2 物理建模预测方法对准确性的影响

统计建模预测算法的核心在于物理模型和换算方法，对风电场发电机组的风功率曲线进行分析，从而得到各个机组的预测功率。随后再对其进行综合，从而得到整个风电场的出力情况。在这种方法中，物理模型的精准程度会直接影响预测结果的准确性，同时峡谷这类复杂地形中风机高度不一，风速奉陪密度不同，会直接对风功率预测的准确度造成影响，同时还需考虑海拔和电容差异导致机组间的垂直方向落差。因此，在使用物理建模方法进行预测时，首先要考虑物理模型中风速引起的误差，可以适当增加阶段性的实测数据，在风电场分区内建立多个模型。之后对风速进行换算，在此过程中，要注意测风计存在的误差情况。为了减少这类误差的产生，选取科学合理的风功率预测误差指标进行评估，较为有效的评价指标有平均误差、绝对误差、均方根误差等。同时本文建议使用以下公式进行风速的换算，其中V为在相应高度时的平均风速，u为摩擦速度，k为卡门系数，H为高度，从而确保预测结果准确有效。

3.3 风电场运行方式对准确性的影响

在对风功率进行预测时，风电场的运行方式也会对预测的准确性带来一定的影响作用，例如风电场自身的运行维护、运行人员的相应操作等。在风电场的输出功率比电力系统的接纳能力大时，风电场就会被限电。因此要结合风电场的实际情况，选取科学合理的算法对风功率进行预测。一般情况可以采用以下公式对实际功率进行计算。

3.4 提升峡谷风电场风功率预测准确度的建议

针对峡谷这类特殊地形而言，想要提升风电场风功率预测的准确性，首先要要确保风功率预测系统中，数据传输的准确性，可以将GPRS实时数据传输方式转变为光纤传输或者无线传输，由此提高数据传输的稳定性，避免数据丢失的情况；其次可以根据峡谷风电场的实际情况，在进行风功率预测时建立多个预测模型，并根据一定的权系数进行相互的组合，通过科学合理的权系数选取来确保预测系统的准确度；最后要对峡谷风电场风功率预测系统的硬件、软件进行升级，对老旧设备进行更新，提升预测系统的运行稳定程度。

结 语

综上所述，我国的风电发电行业想要实现可持续发展，必须提高对风电场风功率预测的重视，提升预测精度，确保预测结果准确可靠。尤其是在峡谷这种复杂的地形中，要结合实际的地理情况，综合考虑风电场的各种情况，选取合理的预测方式对风功率进行准确的预测，从而实现风电场经济效益的最大限度提升。

参考文献

[1] 王文刚，刘建鹏，武环宇等.风功率预测系统的应用与优化的讨论[J].科技创新与应用，2013（14）：49-51.

[2] 杨桂兴，常喜强，王维庆等.对风电功率预测系统中预测精度的讨论[J].电网与清洁能源，2011，27（1）：67-71.

[3] 徐斌.消除小气候对风电场风电功率预测系统预测准确率的影响[C].中国风电生产运营管理（2013）.2013.