光伏發(fā)電功率出具有明顯的間歇波動特性，大規(guī)模光伏發(fā)電接入會給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定沖擊。隨著各地風(fēng)電、光伏等可再生能源比例的增加，棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象進(jìn)一步增加。

光伏發(fā)電功率預(yù)測是解決此問題的關(guān)鍵技術(shù)之一，開展光伏電站發(fā)電功率預(yù)測方法與系統(tǒng)研究具有重要的學(xué)術(shù)與應(yīng)用價值。因此，如何準(zhǔn)確的開展光伏電站的功率預(yù)測，近幾年成為研究的熱點(diǎn)，備受國內(nèi)外學(xué)者青睞。

光伏發(fā)電功率預(yù)測是解決此問題的關(guān)鍵技術(shù)之一，開展光伏電站發(fā)電功率預(yù)測方法與系統(tǒng)研究具有重要的學(xué)術(shù)與應(yīng)用價值。因此，如何準(zhǔn)確的開展光伏電站的功率預(yù)測，近幾年成為研究的熱點(diǎn)，備受國內(nèi)外學(xué)者青睞。之前大家一直討論，德國之所以能接納峰值出力高達(dá)70%的光伏發(fā)電，而國內(nèi)基本只能接納30%以內(nèi)。其中最重要的原因，就應(yīng)歸功于德國的光功率預(yù)測做的好，而國內(nèi)這塊才剛起步。目前，我也接觸了多家有遠(yuǎn)見、有實力的企業(yè)正在布局全國范圍內(nèi)的光功率預(yù)測服務(wù)。

光伏發(fā)電功率預(yù)測方法的分類

01按時間尺度分

超短期預(yù)測（＜4 h) 主要采用統(tǒng)計、物理混合方法，主要原則是根據(jù)地球同步衛(wèi)星拍攝的衛(wèi)星云圖推測云層運(yùn)動情況，預(yù)測到達(dá)地面的輻照強(qiáng)度，通過太陽輻照強(qiáng)度與功率轉(zhuǎn)換效率模型，從而對功率進(jìn)行預(yù)測。一般用于光伏發(fā)電控制、電能質(zhì)量評估及光伏電站組件部分的研發(fā)設(shè)計等。

短期預(yù)測(＜48 h) 主要以NWP（天氣預(yù)報信息） 數(shù)據(jù)為主，通過建立歷史輸入數(shù)據(jù)與歷史輸出功率的映射關(guān)系，進(jìn)而獲得光伏電站輸出功率的預(yù)測值。一般用于電力系統(tǒng)的功率平衡和經(jīng)濟(jì)調(diào)度、日前發(fā)電計劃制定、電力市場交易、暫態(tài)穩(wěn)定評估等。

中長期預(yù)測(＞1 周) 主要用于系統(tǒng)的檢修安排、發(fā)電量的預(yù)測等。

02按預(yù)測方式分

直接預(yù)測：通過早8 點(diǎn)～晚5 點(diǎn)的輸出功率曲線規(guī)律，直接對光伏電站的出力進(jìn)行功率預(yù)測。

間接預(yù)測：先對太陽輻照量的預(yù)測，然后根據(jù)預(yù)測的太陽輻照量折算出光伏發(fā)電的出力。

03按預(yù)測原理分

物理方法：將NWP 數(shù)據(jù)作為輸入，研究光伏發(fā)電設(shè)備特性( 包括光伏組件、逆變器等) ，建立光伏發(fā)電功率與NWP 數(shù)據(jù)的對應(yīng)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步對光伏發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測的一種方法。物理方法的預(yù)測精度比統(tǒng)計方法略差，但優(yōu)點(diǎn)在于該方法不需要大量歷史數(shù)據(jù)的支持，適用于新建的光伏電站。

統(tǒng)計方法：通過找出其歷史數(shù)據(jù)內(nèi)在規(guī)律，排除病態(tài)數(shù)據(jù)點(diǎn)，建立歷史數(shù)據(jù)與輸出功率的函數(shù)映射關(guān)系，進(jìn)一步對光伏發(fā)電功率預(yù)測的一種方法。統(tǒng)計方法需要大量歷史的光伏電站出具數(shù)據(jù)作為建?；A(chǔ)，只適用投運(yùn)時間大于等于一年的光伏電站，不適用新建的光伏電站。

學(xué)習(xí)方法：采用人工智能的方式去建立一種輸入與輸出的映射關(guān)系，主要應(yīng)用于非線性映射模型。

04按數(shù)學(xué)模型分

數(shù)學(xué)模型包括：時間序列預(yù)測法、自回歸滑動平均模型法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機(jī)法、小波分析方法、灰色預(yù)測法、遞推最小二乘法、相似日選取算法和智能方法等。

為使得預(yù)測精度更高，現(xiàn)在更多的是將多種方法組合應(yīng)用。光伏發(fā)電功率組合預(yù)測法大致包括兩類:

第一種是綜合比較幾種光伏發(fā)電功率預(yù)測的結(jié)果，經(jīng)過對比分析，提取一種誤差較小且操作簡單的方法應(yīng)用于功率預(yù)測;

第二種是按權(quán)重加權(quán)幾種預(yù)測方法的結(jié)果，然后平均，既實現(xiàn)了預(yù)測信息的最大化利用，又優(yōu)化了所有預(yù)測模型的弊端，消除了傳統(tǒng)單一模型的誤差，大大提高了光伏發(fā)電功率預(yù)測的精度。

光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)的組成

01光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏組件實施光電轉(zhuǎn)換后經(jīng)控制器將直流電分配給直流負(fù)荷和DC /AC 逆變裝置，輸出滿足電能質(zhì)量要求的交流電，通過箱變升壓后接入電網(wǎng)，再通過箱變降壓供給交流負(fù)荷。最后通過DC /AC 逆變控制反饋到光伏陣列，以調(diào)節(jié)光伏陣列進(jìn)行MPPT 控制。

02數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)

主要提供當(dāng)天或未來幾天的NWP 信息，將光伏電站所在地的NWP信息( 如光照量、氣溫、日照時間等) 實時傳給預(yù)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并進(jìn)行處理。

03預(yù)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

主要是對光伏電站的NWP 歷史信息、輸出功率歷史信息等進(jìn)行存儲管理。

04光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)

光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)是該系統(tǒng)的核心部分，根據(jù)相應(yīng)的預(yù)測算法，將實時NWP 信息與預(yù)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，選擇適當(dāng)?shù)墓β暑A(yù)測數(shù)學(xué)模型，算出預(yù)測當(dāng)日的輸出功率預(yù)測值及預(yù)測誤差。

05EMS 能量管理系統(tǒng)

EMS 是現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)( 含硬、軟件) 總稱，由基礎(chǔ)功能和應(yīng)用功能兩個部分組成?；A(chǔ)功能包括: 計算機(jī)、操作系統(tǒng)和EMS 支撐系統(tǒng)。應(yīng)用功能包括: 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視( SCADA) 、自動發(fā)電控制( AGC) 與計劃、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析3 部分，系統(tǒng)中用戶可以通過操作界面對該預(yù)測系統(tǒng)進(jìn)行實時管理，對發(fā)電計劃進(jìn)行有條理的規(guī)劃。