湖南冷水江6.0MW屋顶光伏功率预测系统V2.0成功落地—复杂气象条件下的精准预测解决方案

光伏项目中见的术语通常是“四遥”而不是“四可”。四遥通常指的是遥测、遥信、遥控、遥调。四可”指的是可观、可控、可调、可测。通常提到的“四可设备”并非是一种设备，只是一种广义的概念，是指通过自动化系统实现对光伏电站的远程监控和管理，具体包括以下四个核心功能：1. 遥测（Telemetry）定义：远程采集并传输光伏电站的实时运行数据。关键参数：电压、电流、功率（有功/无功）频率、温度、电能质量（谐波）逆变器状态、储能设备充放电数据环境参数（辐照度、温度、风速）作用：为运行人员提供电站实时状态数据，支撑故障诊断和性能分析。2. 遥信（Telecontrol Signaling）定义：远程监测设备状态和事件信号。关键信号：开关位置（合闸/分闸）保护动作信号（过流、过压、接地）设备异常告警（逆变器故障、通信中断）断路器状态、隔离开关状态作用：实时感知电站设备运行状态，触发告警或自动控制流程。3. 遥控（Telecommand）定义：远程控制电站设备的分合闸或启停。典型应用：逆变器启停控制并网开关的远程投切无功补偿设备（SVG/SVC）的投退紧急情况下的远程停机作用：实现电站的远程调度和故障快速隔离。4. 遥调（Teleadjustment）定义：远程调节设备运行参数。关键调节项：逆变器有功/无功功率设定值变压器分接头档位调节无功补偿容量调整光伏阵列的功率输出优化作用：动态优化电站出力，匹配电网调度需求（如AGC/AVC控制）。总结通过可观测、可控制、可调节、可通信四种手段光伏电站可实现无人值守、远程运维、故障快速定位，并满足电网对新能源电站的调度要求（如功率调节、电压控制等）。

“SCADA 光伏功率预测系统软件 ”是叁仟能源依托自有的知识产权独立开发的一 款光伏电站气象、功率预报暨智能管理系统。本预测系统是以高精度数值气象预报为基础，搭建完备的 数据库系统，利用各种通讯接口采集光伏电站远动系统和实时气象站数据，采用人工智能神经网络、粒 子群优化、光电信号数值净化、高性能时空模式分类器及数据挖掘算法对各个光伏电站进行建模，提供 人性化的人机交互界面，对光伏电站进行功率预测，为光伏电站管理工作提供辅助手段。叁仟能源的功率预测技术在光伏电站超短期（未来 4 小时 ）预测结果均方根误差小于 10%的预测精 度。和风电功率预测相比，光伏预测具有相对比较明显的确定性。太阳的运动轨迹能够清晰准确的计算 出来，而影响光伏辐照度的因素，包括“云量、沙尘、雾霾、地形地貌 ”等要素，这些要素通过高精度 数值气象预报可以得到比较好的刻画。最终，我们可以得到比风电预测更加准确的光伏功率预测结果。我公司的光伏预测系统可以准确预报电场未来 24 小时功率，预测精度可达 85%；超短期预测平均预 测精度更是超过90%；最大有效预测时长达到 72 小时。完全可以达到电网对光伏电站电力负荷输出的调 度要求。（1）高精度数值气象预报如图所示，光伏预测系统以全球中尺度模式数值气象预报数据为基础，结合光伏电站微观选址及针 对不同地域特点的参数化方案，经过大规模并行分布式计算机集群的模式计算优化后得到高精度的中小 尺度数值天气预报，作为太阳能预报的基础。如图所示，系统提供未来 72 小时的天气照度、云量等高精度信息，时间分辨率高达 15 分钟，空间 分辨率达到 3*3 公里。为准确预报未来太阳能的产量和负荷曲线打下坚实基础。（2）基于数据挖掘的数据净化如图所示，“SCADA 光伏功率预测系统软件 ”需要处理海量光伏数据，包括光伏电站 SCADA 数据、 EMS 数据、NWP 数据等。然而由于光伏电站运营、入网、维护等原因并不是所有数据都是有效数据。为 了建立精确的光伏电站模型，系统通过智能数据过滤算法，剔出垃圾数据，保留有效数据，为光伏电站 建模的数据净化打下了深厚的基础。（3）光电数据模式识别不同的光伏电站具有完全不同的属性，例如装机规模、所处地理位置、电池板型号、气候条件、电  网接纳条件等。因而开发不同的模型，使得系统能自适应的进行调整是“SCADA 光伏功率预测系统软件 ” 的一大优势。系统具备了基于标准接口的 Python 算法，可以根据现场需要随时将优化验证后的最新算  法更新到电站预测服务器。（4）通用光电信息数据交换平台SCADA 平台系统兼容能够不同综自系统的数据交换协议，能够实时采集光伏电站的运行数据，同时 具备采集数据质量检查及优化，数据分析、存储、转发等功能，配合气象预报数据，实现了光伏电站资 源数据和光伏电站运行数据的融合。（5） 自动化数据上传与报表系统兼容各个省区不同预测主站的 E 文件规范标准及各种上传调度规约标准，同时支持常见 EXCEL 数据报表到处功能。用户能够对任意时间段的数据执行分析和报表生成的指令。（6）光伏电站 AGC 模块为了配合电网对光伏电站的负荷调度，系统能够针对特定的光伏电站开发自适应的光电负荷跟踪控 制模块，根据太阳能资源的预报情况对光伏电站的逆变器实施智能监控，从而使实际负荷和预测负荷之 间的误差最小，进而实现业主优先并网和电网优化调度的双方需要。

1、产品构成（1）硬件终端设施下图为光伏预测系统的硬件网络拓扑图，主要包括了功率预测服务器、气象数据处理服务器、反 向隔离器、交换机、防火墙和 PC 工作站等。（2）全球中尺度模式气象预报采用高精度的气象源，以国际先进的中尺度数值天气预报技术为基础，通过大量敏感性试验将数值 预报模型本地化后，将更加适用于光伏电场的实际需求。模型在考虑大尺度天气背景信息的同时，又充 分考虑到光伏电场地形地势、表面粗糙度、气候特征等影响光伏电场变化的因素，使得预测结果更加稳 定可靠。（3）MOS 统计订正系统采用统计回归技术，通过分析历史数值天气预报的结果，建立预测辐照度和实测辐照度之间的误差 的统计特性模型，可以进一步减小预报偏差，使预测结果更加准确。（4）光伏发电功率预测算法模块在系统预测中，以高精度数值气象预报为基础，实时读取电气参数，神经网络不断对预测发电量值 与实测发电量值进行比较、网络学习训练、误差修正，形成多种类型的预测样本，并不断进行优化。（5）功率预测物理模型根据光伏电站的太阳能电池组件参数，电站的电气参数等，能够在没有历史实发数据的情况下，直 接通过预测辐照度数值计算出近似的光伏电站的发电功率。2、产品功能（1）高精度数值天气预报系统以全球中尺度模式气象预报数据为基础，结合光伏电站微观选址及针对不同地域特点的参数化 方案，经过大规模并行分布式计算机集群的模式计算优化后得到高精度的中小尺度数值天气预报，作为 太阳能预报的基础。能够提供未来 72 小时的辐照度、云量等高精度信息，时间分辨率 15 分钟，空间分 辨率达到 3×3 公里。为准确预报未来太阳能的产量和负荷曲线打下坚实的基础。（2）高精度预测技术基于云平台计算下，应用数据挖掘与智能算法，在光伏功率预测系统下，进行高精度模拟、计算， 超短期预测精度达到90%，短期精度达到 85%以上的目标。为客户提供更加精准、安全、稳定的服务。如图所示，给出了“SCADA 光伏功率预测系统 ”的实际工程表现。可以看出系统对未来光伏电站出 力负荷的表现预测精准，完全可以达到电网对光伏电站电力负荷输出的调度要求。3、核心优势（1）数据深挖掘技术如图所示，在光伏电站的海量数据里，利用数据挖掘技术，完成相关性分析、误差分析、特征分析 等，为高精度建模打下坚实的基础。（2）多观测网的气象数据将多种来源于不同的观测网的气象信息作为数值天气预报模式输入的背景场，使得各个观测网的优 势能够得到互补，模式预测的结果将会更加可靠。（3）专业化地理方案设计通过理论分析和大量试验，选取适应于各区域的边界层方案和近地层方案，因地制宜，使得预报结 果更加准确。（4）专业化区域方案设计采用人工神经网络模型，在其基础上，加入一些复杂模型，比如卡尔曼滤波算法、小波分析、遗传 算法、蚁群算法、概率统计模型等。建立一个复杂的精细化多模块自动寻优模型。4、高精度短期与长期预报（1）未来 72 小时短期预；（2）未来 4 小时超短期预测；（3）系统运行寿命≥20 年；（4）系统预测合格率：>99%；（5）系统在线时间：>99.99%。