專利名稱：基于實(shí)時(shí)輻射采集技術(shù)的晴空光伏超短期功率預(yù)報(bào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏發(fā)配電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種晴空下對(duì)光伏電站進(jìn)行超短期功率預(yù)報(bào)的方法，預(yù)報(bào)時(shí)效未來(lái)0-4小時(shí)，預(yù)測(cè)點(diǎn)時(shí)間分辨率為15分鐘，每15分鐘滾動(dòng)循環(huán)預(yù)測(cè)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池的光伏效應(yīng)原理將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式。在全球能源緊張和環(huán)境惡化的壓力下，光伏發(fā)電受到世界各國(guó)的重視， 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。隨著2009年建筑光伏補(bǔ)貼政策和“金太陽(yáng)”工程的實(shí)施，極大地推動(dòng)了我國(guó)光伏發(fā)電的進(jìn)程。然而由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性，給并網(wǎng)帶來(lái)了一定的困難，為了合理地配置電網(wǎng)中的光伏發(fā)電量，需要對(duì)光伏電站的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)報(bào)。對(duì)于光伏發(fā)電的預(yù)報(bào)，目前大多數(shù)依靠衛(wèi)星圖片和氣象數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)主要依靠多年的太陽(yáng)輻射歷史數(shù)據(jù)以及通過(guò)未來(lái)云量的預(yù)測(cè)進(jìn)而對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行預(yù)報(bào)的思路。本發(fā)明提出了一種晴空下對(duì)光伏電站進(jìn)行超短期功率預(yù)報(bào)的方法。我們知道，大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度只與大氣層上界的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和太陽(yáng)輻射方向相關(guān)，而這些都可以通過(guò)天文學(xué)的有關(guān)公式精確計(jì)算得到；若我們知道近地面瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度之間的關(guān)系式，就可以實(shí)時(shí)推算出近地面的太陽(yáng)輻射度；在同一個(gè)地方、同為晴空天氣情況下，前一兩天的關(guān)系式必然與預(yù)測(cè)日的關(guān)系式高度相關(guān)；而前一兩天的關(guān)系式我們可以通過(guò)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到。所以對(duì)于超短期光伏電站功率預(yù)報(bào)晴空模型， 我們以歷史輻射數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用優(yōu)選的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)晴空輻射進(jìn)行建模，加以實(shí)時(shí)輻射數(shù)據(jù)校正，再配以光電轉(zhuǎn)換模型，進(jìn)而預(yù)測(cè)未來(lái)0-4小時(shí)的發(fā)電功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晴空下對(duì)光伏電站發(fā)電功率進(jìn)行準(zhǔn)確的超短期預(yù)報(bào)的方法，提高光伏發(fā)電利用率，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，減少溫室氣體排放。本發(fā)明提供了基于實(shí)時(shí)輻射采集技術(shù)的晴空光伏超短期功率預(yù)報(bào)方法包括以下步驟
1)對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站歷史輻射數(shù)據(jù)、光伏電站的歷史功率數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析，剔除掉不合理的數(shù)據(jù)；
2)計(jì)算最近歷史日大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，結(jié)合當(dāng)日自動(dòng)監(jiān)測(cè)站歷史輻射數(shù)據(jù)，建立二者之間的關(guān)系式；
3)實(shí)時(shí)精確計(jì)算預(yù)報(bào)點(diǎn)的大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，代入關(guān)系式，初步得到地面輻射強(qiáng)度；
4)利用地面輻射實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算得到的地面輻射強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，進(jìn)而較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)0-4小時(shí)的地面太陽(yáng)輻射強(qiáng)度；
5)統(tǒng)計(jì)計(jì)算光伏電站的歷史功率數(shù)據(jù)和當(dāng)日自動(dòng)監(jiān)測(cè)站歷史輻射數(shù)據(jù)之間的關(guān)系式， 建立光電轉(zhuǎn)換模型；6)將地面太陽(yáng)輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)值輸入光電轉(zhuǎn)換模型，初步得到未來(lái)0-4小時(shí)的光伏電站發(fā)電功率；
7)利用光伏電站實(shí)時(shí)功率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)光伏電站發(fā)電功率預(yù)測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，進(jìn)而較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)0-4小時(shí)光伏電站發(fā)電功率。本發(fā)明提供的基于實(shí)時(shí)輻射采集技術(shù)的晴空光伏超短期功率預(yù)報(bào)方法，其核心在于形成有效的關(guān)系式并結(jié)合地面自動(dòng)輻射監(jiān)測(cè)站實(shí)時(shí)遙測(cè)技術(shù)對(duì)光伏電站進(jìn)行超短期功率預(yù)測(cè)。


圖1是算法邏輯流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的光伏超短期功率預(yù)測(cè)算法由三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成晴空下的輻射關(guān)系式建立， 太陽(yáng)輻射預(yù)測(cè)及實(shí)時(shí)校正，光伏電站功率預(yù)測(cè)及實(shí)時(shí)校正，算法流程如圖1所示。晴空下的關(guān)系式建立主要是計(jì)算最近歷史日大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，結(jié)合當(dāng)日自動(dòng)監(jiān)測(cè)站歷史輻射數(shù)據(jù)，建立二者之間的關(guān)系式；太陽(yáng)輻射預(yù)測(cè)及實(shí)時(shí)校正則是實(shí)時(shí)精確計(jì)算大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，將計(jì)算結(jié)果代入關(guān)系式，初步得到地面輻射強(qiáng)度，并利用地面輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)地面輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)校正；光伏電站功率預(yù)測(cè)及實(shí)時(shí)校正則是將地面太陽(yáng)輻射預(yù)測(cè)值輸入光伏電站功率預(yù)測(cè)模型，初步得到光伏電站發(fā)電功率。 利用光伏電站實(shí)時(shí)功率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，進(jìn)而預(yù)測(cè)未來(lái)0-4小時(shí)的光伏電站發(fā)電功率。1.輻射關(guān)系式建立
Stepl 收集整理預(yù)測(cè)點(diǎn)附近的地面輻射監(jiān)測(cè)站資料，并進(jìn)行質(zhì)量控制去除各種偽數(shù)據(jù)，保留合理數(shù)據(jù)；
Step2 通過(guò)天文學(xué)的公式精確計(jì)算最近歷史日大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度； 結(jié)合當(dāng)日自動(dòng)監(jiān)測(cè)站歷史輻射數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)學(xué)方法建立二者之間的關(guān)系式；
2.太陽(yáng)輻射預(yù)測(cè)
Stepl 實(shí)時(shí)精確計(jì)算預(yù)報(bào)點(diǎn)的大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，代入輻射關(guān)系式，初步得到地面輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)值；
St印2 通過(guò)地面輻射實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)地面輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)校正；
3.光伏電站功率預(yù)測(cè)
Stepl 統(tǒng)計(jì)計(jì)算光伏電站的歷史功率數(shù)據(jù)和當(dāng)日自動(dòng)監(jiān)測(cè)站歷史輻射數(shù)據(jù)之間的關(guān)系式，建立光電轉(zhuǎn)換模型，實(shí)現(xiàn)光電功率之間的轉(zhuǎn)換；
Step2 將地面太陽(yáng)輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)值輸入光伏電站功率預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)得到未來(lái)0-4小時(shí)的光伏電站發(fā)電功率。Mep3:通過(guò)光伏電站實(shí)時(shí)功率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)光伏電站功率預(yù)測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來(lái)0-4小時(shí)的光伏電站發(fā)電功率。
權(quán)利要求
1.基于實(shí)時(shí)輻射采集技術(shù)的晴空光伏超短期功率預(yù)報(bào)方法，其特征在于包括以下步驟1)對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站歷史輻射數(shù)據(jù)、光伏電站的歷史功率數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析，剔除掉不合理的數(shù)據(jù)；2)計(jì)算最近歷史日大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，結(jié)合當(dāng)日自動(dòng)監(jiān)測(cè)站歷史輻射數(shù)據(jù)，建立二者之間的關(guān)系式；3)實(shí)時(shí)精確計(jì)算預(yù)報(bào)點(diǎn)的大氣層外切平面的瞬時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，代入關(guān)系式，初步得到地面輻射強(qiáng)度；4)利用地面輻射實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算得到的地面輻射強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，進(jìn)而較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)0-4小時(shí)的地面太陽(yáng)輻射強(qiáng)度；5)統(tǒng)計(jì)計(jì)算光伏電站的歷史功率數(shù)據(jù)和當(dāng)日自動(dòng)監(jiān)測(cè)站歷史輻射數(shù)據(jù)之間的關(guān)系式， 建立光電轉(zhuǎn)換模型；6)將地面太陽(yáng)輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)值輸入光電轉(zhuǎn)換模型，初步得到未來(lái)0-4小時(shí)的光伏電站發(fā)電功率；7)利用光伏電站實(shí)時(shí)功率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)光伏電站發(fā)電功率預(yù)測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，進(jìn)而較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)0-4小時(shí)光伏電站發(fā)電功率。
全文摘要
基于實(shí)時(shí)輻射采集技術(shù)的晴空光伏超短期功率預(yù)報(bào)方法，利用晴空下大氣層外切平面輻射強(qiáng)度與地面輻射強(qiáng)度之間的關(guān)系式，并結(jié)合地面輻射自動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)未來(lái)地面0-4小時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)結(jié)果作為參數(shù)輸入到光電轉(zhuǎn)換模型中輸出未來(lái)0-4小時(shí)光伏電站的發(fā)電功率。電網(wǎng)調(diào)度可以根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，統(tǒng)籌安排常規(guī)電源和光伏發(fā)電的協(xié)調(diào)配合，合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式，優(yōu)化實(shí)時(shí)調(diào)度調(diào)整，多接納光伏發(fā)電量，另一方面降低電力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量和運(yùn)行成本，以充分利用太陽(yáng)能資源，減少溫室氣體排放，從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)H02N6/00GK102281016SQ20111015245
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者丁宇宇, 丁杰, 于炳霞, 匡禮勇, 周海, 崔方, 曹瀟, 王知嘉, 程序, 陳穎 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院