光伏發(fā)電出力預(yù)測技術(shù)初探

涂傳旺

摘要：當(dāng)前，由于我國的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步非?？焖?，實(shí)施確切的光伏發(fā)電出力預(yù)測技術(shù)能夠給高比例的光伏接入之后對系統(tǒng)的可靠平穩(wěn)運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性提供了十分關(guān)鍵的保障。而如今我國在光伏發(fā)電出力預(yù)測的技術(shù)上相關(guān)研究依舊身處普遍研究環(huán)節(jié)，本篇文章總結(jié)歸納了對光伏發(fā)電出力預(yù)測技術(shù)展開的研究結(jié)果。最開始介紹了光伏發(fā)電預(yù)測的作用分析，接著闡述了影響光伏發(fā)電的各種因素，最后分別整理說明了目前廣泛運(yùn)用的預(yù)測措施及技術(shù)、預(yù)測成效的衡量指標(biāo)并展開了分類，并討論了將來光伏發(fā)展及出力預(yù)測的進(jìn)步趨勢。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電出力;預(yù)測技術(shù);評價(jià)指標(biāo)

1.光伏發(fā)電預(yù)測的作用

1.1增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與光的吸收能力

由于光伏發(fā)電存在一定的任意性、間斷性與不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，因此會(huì)給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成大量的問題，如果通過電網(wǎng)調(diào)度部門以往的方式只得進(jìn)行斷電來處理，但光伏電站在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的占比加大代表光伏發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)的重要性增加了，這意味著預(yù)測技術(shù)增強(qiáng)了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與光的吸收能力，從而可以起到幫助電網(wǎng)調(diào)度部門制定各種電力調(diào)度計(jì)劃的作用。

1.2降低由停電造成的損耗

由于電網(wǎng)的功率限制很低，要想增強(qiáng)光伏電站運(yùn)行管理的效率，提高光伏發(fā)電的準(zhǔn)確性，就需要強(qiáng)化電網(wǎng)吸收太陽光的能力，在減少對光伏管理者由停電導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損耗的同時(shí)提升光伏電站的投資回報(bào)。國內(nèi)的新型高準(zhǔn)確度的光伏發(fā)電預(yù)測技術(shù)能夠給業(yè)主提供七日的短期功率預(yù)測，它還能給光伏電站的工作人員恰當(dāng)?shù)奶峁┕夥娬镜倪\(yùn)行管理措施。

2光伏發(fā)電的影響因素

2.1太陽輻照強(qiáng)度

輻照強(qiáng)度指的是在單位時(shí)間內(nèi)，縱向投射在地球外表層某個(gè)單位面積中的太陽輻射能量，這種輻照強(qiáng)度無時(shí)無刻不影響著光伏效應(yīng)的形成效率，由于硅是光伏電池材料中的關(guān)鍵元素，一旦太陽的輻射增強(qiáng)，就會(huì)使得電子和空隙在硅元素中不斷的移動(dòng)，在這時(shí)候，電場就會(huì)在硅元素的電池內(nèi)形成，因?yàn)殡妶隹梢栽谕獠慨a(chǎn)生負(fù)載時(shí)接入，才能進(jìn)一步產(chǎn)生電流，輸出電功率。

2.2溫度

光伏電池板的外表層溫度是影響其功能性的關(guān)鍵因素，這個(gè)因素是不容小覷的。在光伏電池板的運(yùn)行中功能會(huì)隨著溫度的增加而減弱，原因是溫度的增加會(huì)導(dǎo)致電池板中含有的載流子發(fā)生遷移，部分載流子的擴(kuò)散長度與使用壽命還會(huì)縮短。由于光伏電池具備較好的吸熱功能，使得其溫度會(huì)在使用過程中明顯的增加，進(jìn)而影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換性。

2.3風(fēng)速

風(fēng)速的干擾也會(huì)對光伏電池的功能造成影響，主要是由于它與光伏面板的溫度及灰塵積累有關(guān)系。風(fēng)能夠加快光伏面板表層的氣流速度，而空氣的流通又能夠使光伏面板的熱傳遞加快，從而降低面板溫度。

3光伏發(fā)電功率預(yù)測技術(shù)

3.1直接預(yù)測技術(shù)和間接預(yù)測技術(shù)

直接預(yù)測技術(shù)就是通過已存在的天氣預(yù)報(bào)和發(fā)電站的功率數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，將直接獲取到預(yù)測的最終結(jié)果，這種方式主要運(yùn)用在時(shí)間范圍較短時(shí)進(jìn)行。而間接預(yù)測技術(shù)就是對輸出的功率進(jìn)行預(yù)測之前，第一步按照相應(yīng)的模型先預(yù)測有關(guān)的氣象因子，在這個(gè)前提下來對太陽的總輻射強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，接著參考設(shè)備歷史運(yùn)行功率和監(jiān)測數(shù)據(jù)，最終對光伏電站的輸出功率進(jìn)行預(yù)測，這種需要進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測的方式通常應(yīng)用在時(shí)間范圍較長時(shí)。在直接預(yù)測技術(shù)中，由于時(shí)間范圍的差別或者氣象條件的不同都會(huì)使得設(shè)備的功率數(shù)據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，所以導(dǎo)致模型的建立具有挑戰(zhàn)性，且性能也不高。在間接預(yù)測技術(shù)當(dāng)中，應(yīng)該創(chuàng)建多個(gè)預(yù)測模型，還得按照各種預(yù)測模型來預(yù)測氣象因子，整個(gè)工作流程比較繁瑣。

3.2物理預(yù)測技術(shù)和統(tǒng)計(jì)預(yù)測技術(shù)

物理預(yù)測技術(shù)就是按照光伏電站所處的地點(diǎn)常見的太陽輻照信息、地理?xiàng)l件資料和氣象狀況，再通過太陽光輻照輸送和光伏組件工作的計(jì)算方式等物理算術(shù)途徑展開預(yù)測;統(tǒng)計(jì)預(yù)測方式則是按照所參照的歷史氣象數(shù)據(jù)、功率記錄等來找到統(tǒng)計(jì)的規(guī)律，按照規(guī)律再預(yù)測輸出功率。其中物理方式不用參照歷史數(shù)據(jù)，只需知曉光伏電站所處地理位置狀況與光伏組件的資料，再通過現(xiàn)場了解到的數(shù)據(jù)就能展開預(yù)測，所以一般運(yùn)用在新建的電站里，可是這種方式存在建模難，且各種時(shí)間范圍內(nèi)或天氣條件下的光伏組件參數(shù)變化緩慢，以至于對參數(shù)的辨識度較低，所以物理技術(shù)來進(jìn)行預(yù)測對干擾能力的預(yù)防不夠，使用率不高。與之不同的是，統(tǒng)計(jì)技術(shù)不是特別在意光伏電站的地理位置與光伏組件的信息，它主要是根據(jù)氣象條件與功率信息與運(yùn)行情況等歷史數(shù)據(jù)來尋找規(guī)律，進(jìn)一步預(yù)測模型。

3.3超短期、短期和中長期預(yù)測

超短期預(yù)測的時(shí)間范圍為0到6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行的功率預(yù)測，這種預(yù)測方式是用來得知功率的瞬變信息。在進(jìn)行超短期預(yù)測時(shí)，首先通過實(shí)時(shí)的查看衛(wèi)星云圖，取得功率預(yù)測的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，再與天氣預(yù)報(bào)或地面觀測站檢測所得的數(shù)據(jù)相結(jié)合后展開預(yù)測，這種超短期預(yù)測還能夠利用統(tǒng)計(jì)技術(shù)實(shí)施。短期預(yù)測的時(shí)間范圍為6小時(shí)到1個(gè)月之間，能夠用來制定光伏電站的分配計(jì)劃、壓力承載和電力市場交易計(jì)劃，和超短期的預(yù)測方式比較得知，短期預(yù)測不用參照衛(wèi)星云圖，秩序按照天氣預(yù)報(bào)的大致數(shù)據(jù)就能做好預(yù)測，所以降低了數(shù)據(jù)量的需求量和對氣象數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率。還有一種中長期預(yù)測，其時(shí)間范圍為1個(gè)月至1年，主要是應(yīng)用于對地區(qū)光資源、光伏電站創(chuàng)建方面，這種技術(shù)是按照當(dāng)?shù)氐臍v史光資源數(shù)據(jù)等資料，來對以后較長時(shí)間當(dāng)中的光伏發(fā)電輸出功率進(jìn)行預(yù)測。

3.4單場預(yù)測技術(shù)和區(qū)域預(yù)測技術(shù)

單場預(yù)測技術(shù)指的是對個(gè)別光伏電站的功率進(jìn)行預(yù)測，主要是給光伏發(fā)電運(yùn)營商提供關(guān)于功率的預(yù)測信息，起到改善和控制的作用。區(qū)域預(yù)測技術(shù)則是預(yù)測個(gè)別區(qū)域中多個(gè)光伏電站總輸出功率，這種預(yù)測方式能夠給某個(gè)地區(qū)的光伏發(fā)電輸出功率情況提供參考，預(yù)先了解光伏發(fā)電出力和波動(dòng)現(xiàn)象，給電力部門制定光伏與火力、水力、風(fēng)力發(fā)電的協(xié)調(diào)調(diào)度計(jì)劃提供參考，減少光伏電站功率輸出的不穩(wěn)定性給電網(wǎng)和負(fù)載帶來的沖擊。

結(jié)語

總的來說，我國具有各種各樣的光伏功率預(yù)測方式，并且預(yù)測技術(shù)在就慢慢的變得完善。由于光伏電站的運(yùn)行狀況十分繁瑣，需要根據(jù)因地制宜的方式實(shí)施我國光伏電站功率預(yù)測技術(shù)，不但能夠極大的增強(qiáng)光伏發(fā)電的效率，還能給電網(wǎng)的科學(xué)調(diào)度提供保障和依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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