專利名稱：基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
太陽能光伏發(fā)電是利用太陽能電池的光伏效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式?，F(xiàn)階段，太陽能的推廣應(yīng)用日益呈現(xiàn)方興未艾的世界潮流，太陽能產(chǎn)業(yè)成為全球蓬勃興起的新能源產(chǎn)業(yè)之一。開發(fā)利用清潔、安全、環(huán)保的太陽能成為人類社會(huì)緩解日益加劇的能源短缺的共同選擇和治理嚴(yán)峻環(huán)境污染的有生力量。電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行需要在供需雙方之間保持一定的平衡，即根據(jù)用戶的消耗變化，預(yù)先安排火電、水電等發(fā)電機(jī)組的開啟和關(guān)停，從而相應(yīng)地調(diào)整供應(yīng)的總功率。由于光伏發(fā)電受天氣的影響較大，且不能像火電及水電一樣自由控制，所以光伏電站發(fā)電的輸出功率具有劇烈變化及間歇性等特點(diǎn)。由此， 光伏電站并入電網(wǎng)必將對(duì)電網(wǎng)的平衡產(chǎn)生巨大影響。1)調(diào)峰問題。隨著天氣的變化，光伏電站的輸出功率劇烈變化，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的調(diào)峰；2)電網(wǎng)穩(wěn)定問題。在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)時(shí)，光伏電站由于不具備低電壓穿越能力，容易退出運(yùn)行從而對(duì)電網(wǎng)帶來二次沖擊，影響電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；所以對(duì)光伏電站輸出功率進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，把光伏電站輸出功率納入電網(wǎng)的發(fā)電計(jì)劃編制，并參與實(shí)時(shí)調(diào)度，是保證電網(wǎng)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施之一。從而能夠?qū)嵤┌l(fā)電運(yùn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)多元電源聯(lián)合調(diào)度。太陽能光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)的研究起步較晚。德國、丹麥、日本、美國、法國和加拿大等國均進(jìn)行過相關(guān)研究。主要是在全國范圍設(shè)立太陽能資源監(jiān)測(cè)點(diǎn)，收集太陽能資源數(shù)據(jù)， 并建立光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)全國范圍光伏發(fā)電出力的時(shí)空分布。國外雖然已經(jīng)開展了太陽能資源布點(diǎn)監(jiān)測(cè)和光伏電站功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)研究，但仍然屬于起步階段，目前還沒有成熟的光伏電站功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)方法。有鑒于此，本發(fā)明人積極加以研究和創(chuàng)設(shè)，以發(fā)明一種基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法，來實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站輸出功率的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法。本發(fā)明方法具有簡(jiǎn)單易行，準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟a.獲取光伏電站所在地的包括輻照強(qiáng)度、溫度和風(fēng)速的氣象要素?cái)?shù)據(jù)的歷史記錄及與每一記錄相對(duì)的光伏電站發(fā)電輸出功率；b.其中，將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度，將溫度修正為光伏板的有效
3溫度，從而生成修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)；c.將修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將與每一氣象要素?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的光伏電站發(fā)電輸出功率作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；d.根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)獲得光伏電站所在地在預(yù)測(cè)時(shí)間段的包括輻照強(qiáng)度、溫度和風(fēng)速的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，并將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度，將溫度修正為光伏板的有效溫度，從而生成修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)；e.將步驟d所得的修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)輸入經(jīng)步驟c訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)， BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的數(shù)據(jù)即為該預(yù)測(cè)時(shí)間段的光伏電站的發(fā)電輸出功率。進(jìn)一步，所述步驟b及步驟d中，通過如下公式將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度
r π 7· r7 .1 +COSy^. 7 ,l — COSy^、It = Ib cos θ, + Id (~+ plh (~式中，It為光伏板的有效輻照強(qiáng)度，Ib為直射輻照強(qiáng)度，Id為散射輻照強(qiáng)度，Ih為水平面總輻照強(qiáng)度，β為光伏板傾角，Qi*太陽入射角，ρ為反射系數(shù)。進(jìn)一步，所述步驟b及步驟d中，通過如下公式將溫度修正為光伏板的有效溫度 T = Tair+K · S式中，T為光伏板的有效溫度，Tair為環(huán)境溫度，S為光照強(qiáng)度，K為溫度系數(shù)。進(jìn)一步，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)還包括時(shí)間數(shù)據(jù)，所述時(shí)間數(shù)據(jù)包括月、日和時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法根據(jù)光伏電站所處的地理位置，分析了影響光伏電站出力的各種氣象因素，利用歷史數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和歷史的光伏電站的輸出功率建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來光伏電站輸出功率的預(yù)測(cè)，簡(jiǎn)單易行。本發(fā)明方法采用了人工智能的方法，不需要光伏電站內(nèi)部元件的各類特性，避免了元件參數(shù)不精確造成的誤差，預(yù)測(cè)效果較好，準(zhǔn)確度高。為光伏電站與常規(guī)電源的協(xié)調(diào)配合，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的各項(xiàng)措施提供了基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定?；跉庀笠氐墓夥娬景l(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟a.獲取光伏電站所在地的包括輻照強(qiáng)度、溫度和風(fēng)速的氣象要素?cái)?shù)據(jù)的歷史記錄及與每一記錄相對(duì)的光伏電站發(fā)電輸出功率；此時(shí)或的的輻照強(qiáng)度為水平面內(nèi)的輻照強(qiáng)度，溫度為環(huán)境溫度，所以需要步驟b將其分別修正為針對(duì)光伏板的有效輻照強(qiáng)度和有效溫度。b.將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度，將溫度修正為光伏板的有效溫度， 從而生成修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)；c.將修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將與每一氣象要素?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的光伏電站發(fā)電輸出功率作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；d.根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)獲得光伏電站所在地在預(yù)測(cè)時(shí)間段的包括輻照強(qiáng)度、溫度和風(fēng)速的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，并將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度，將溫度修正為光伏板的有效溫度，從而生成修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)；e.將步驟d所得的修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)輸入經(jīng)步驟c訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)， BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的數(shù)據(jù)即為該預(yù)測(cè)時(shí)間段的光伏電站的發(fā)電輸出功率。由于步驟a及d獲取的輻照強(qiáng)度為水平面總輻照強(qiáng)度，而發(fā)電量與光伏板的有效輻照強(qiáng)度直接相關(guān)，所以需要將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度，而步驟a及d獲取的溫度為環(huán)境溫度，而發(fā)電量與光伏板的有效溫度直接相關(guān)，所以需要將溫度修正為光伏板的有效溫度，從而生成修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)。步驟b及步驟d中，通過如下公式將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度
權(quán)利要求
1.基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟a.獲取光伏電站所在地的包括輻照強(qiáng)度、溫度和風(fēng)速的氣象要素?cái)?shù)據(jù)的歷史記錄及與每一記錄相對(duì)的光伏電站發(fā)電輸出功率；b.其中，將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度，將溫度修正為光伏板的有效溫度， 從而生成修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)；c.將修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將與氣象要素?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的光伏電站發(fā)電輸出功率作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；d.根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)獲得光伏電站所在地在預(yù)測(cè)時(shí)間段的包括輻照強(qiáng)度、溫度和風(fēng)速的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，并將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度，將溫度修正為光伏板的有效溫度，從而生成修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)；e.將步驟d所得的修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)輸入經(jīng)步驟c訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的數(shù)據(jù)即為該預(yù)測(cè)時(shí)間段的光伏電站的發(fā)電輸出功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟b及步驟d中，通過如下公式將輻照強(qiáng)度修正為光伏板的有效輻照強(qiáng)度It = h cos O1 + Id (~+ Ph (~式中，It為光伏板的有效輻照強(qiáng)度，Ib為直射輻照強(qiáng)度，Id為散射輻照強(qiáng)度，Ih為水平面總輻照強(qiáng)度，β為光伏板傾角，QiS太陽入射角，P為反射系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟b及步驟d中，通過如下公式將溫度修正為光伏板的有效溫度T = Tair+K · S式中，T為光伏板的有效溫度，Tair為環(huán)境溫度，S為光照強(qiáng)度，K為溫度系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)還包括時(shí)間數(shù)據(jù)，所述時(shí)間數(shù)據(jù)包括月、日和時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于氣象要素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟a.獲取光伏電站所在地的氣象要素?cái)?shù)據(jù)的歷史記錄及與每一記錄相對(duì)的輸出功率；b.將氣象要素?cái)?shù)據(jù)修正為光伏板直接數(shù)據(jù)；c.將修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將與氣象要素?cái)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的輸出功率作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；d.根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)獲得光伏電站所在地在預(yù)測(cè)時(shí)間段的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，并將氣象要素?cái)?shù)據(jù)修正為光伏板直接數(shù)據(jù)，生成修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)；e.將步驟d所得的修正后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸出的數(shù)據(jù)即為該預(yù)測(cè)時(shí)間段的光伏電站的發(fā)電輸出功率。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易行，準(zhǔn)確度高。
文檔編號(hào)G06N3/08GK102521670SQ20111036975
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者馮雙磊, 劉純, 盧靜, 姜文玲, 張菲, 楊紅英, 王偉勝, 王勃, 趙艷青, 黃躍輝 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院