光伏發電出力預測技術初探

涂傳旺

摘要：當前，由于我國的科學技術進步非常快速，實施確切的光伏發電出力預測技術能夠給高比例的光伏接入之后對系統的可靠平穩運行和經濟性提供了十分關鍵的保障。而如今我國在光伏發電出力預測的技術上相關研究依舊身處普遍研究環節，本篇文章總結歸納了對光伏發電出力預測技術展開的研究結果。最開始介紹了光伏發電預測的作用分析，接著闡述了影響光伏發電的各種因素，最后分別整理說明了目前廣泛運用的預測措施及技術、預測成效的衡量指標并展開了分類，并討論了將來光伏發展及出力預測的進步趨勢。

關鍵詞：光伏發電出力;預測技術;評價指標

1.光伏發電預測的作用

1.1增強電網運行的穩定性與光的吸收能力

由于光伏發電存在一定的任意性、間斷性與不穩定性的特點，因此會給電網的安全穩定運行造成大量的問題，如果通過電網調度部門以往的方式只得進行斷電來處理，但光伏電站在電網結構中的占比加大代表光伏發電預測系統的重要性增加了，這意味著預測技術增強了電網運行的穩定性與光的吸收能力，從而可以起到幫助電網調度部門制定各種電力調度計劃的作用。

1.2降低由停電造成的損耗

由于電網的功率限制很低，要想增強光伏電站運行管理的效率，提高光伏發電的準確性，就需要強化電網吸收太陽光的能力，在減少對光伏管理者由停電導致的經濟損耗的同時提升光伏電站的投資回報。國內的新型高準確度的光伏發電預測技術能夠給業主提供七日的短期功率預測，它還能給光伏電站的工作人員恰當的提供光伏電站的運行管理措施。

2光伏發電的影響因素

2.1太陽輻照強度

輻照強度指的是在單位時間內，縱向投射在地球外表層某個單位面積中的太陽輻射能量，這種輻照強度無時無刻不影響著光伏效應的形成效率，由于硅是光伏電池材料中的關鍵元素，一旦太陽的輻射增強，就會使得電子和空隙在硅元素中不斷的移動，在這時候，電場就會在硅元素的電池內形成，因為電場可以在外部產生負載時接入，才能進一步產生電流，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鍵因素，這個因素是不容小覷的。在光伏電池板的運行中功能會隨著溫度的增加而減弱，原因是溫度的增加會導致電池板中含有的載流子發生遷移，部分載流子的擴散長度與使用壽命還會縮短。由于光伏電池具備較好的吸熱功能，使得其溫度會在使用過程中明顯的增加，進而影響光伏發電系統的光電轉換性。

2.3風速

風速的干擾也會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系。風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光伏發電功率預測技術

3.1直接預測技術和間接預測技術

直接預測技術就是通過已存在的天氣預報和發電站的功率數據資料進行分析，將直接獲取到預測的最終結果，這種方式主要運用在時間范圍較短時進行。而間接預測技術就是對輸出的功率進行預測之前，第一步按照相應的模型先預測有關的氣象因子，在這個前提下來對太陽的總輻射強度進行預測，接著參考設備歷史運行功率和監測數據，最終對光伏電站的輸出功率進行預測，這種需要進行數據監測的方式通常應用在時間范圍較長時。在直接預測技術中，由于時間范圍的差別或者氣象條件的不同都會使得設備的功率數據產生相應的變化，所以導致模型的建立具有挑戰性，且性能也不高。在間接預測技術當中，應該創建多個預測模型，還得按照各種預測模型來預測氣象因子，整個工作流程比較繁瑣。

3.2物理預測技術和統計預測技術

物理預測技術就是按照光伏電站所處的地點常見的太陽輻照信息、地理條件資料和氣象狀況，再通過太陽光輻照輸送和光伏組件工作的計算方式等物理算術途徑展開預測;統計預測方式則是按照所參照的歷史氣象數據、功率記錄等來找到統計的規律，按照規律再預測輸出功率。其中物理方式不用參照歷史數據，只需知曉光伏電站所處地理位置狀況與光伏組件的資料，再通過現場了解到的數據就能展開預測，所以一般運用在新建的電站里，可是這種方式存在建模難，且各種時間范圍內或天氣條件下的光伏組件參數變化緩慢，以至于對參數的辨識度較低，所以物理技術來進行預測對干擾能力的預防不夠，使用率不高。與之不同的是，統計技術不是特別在意光伏電站的地理位置與光伏組件的信息，它主要是根據氣象條件與功率信息與運行情況等歷史數據來尋找規律，進一步預測模型。

3.3超短期、短期和中長期預測

超短期預測的時間范圍為0到6小時內進行的功率預測，這種預測方式是用來得知功率的瞬變信息。在進行超短期預測時，首先通過實時的查看衛星云圖，取得功率預測的標準數據，再與天氣預報或地面觀測站檢測所得的數據相結合后展開預測，這種超短期預測還能夠利用統計技術實施。短期預測的時間范圍為6小時到1個月之間，能夠用來制定光伏電站的分配計劃、壓力承載和電力市場交易計劃，和超短期的預測方式比較得知，短期預測不用參照衛星云圖，秩序按照天氣預報的大致數據就能做好預測，所以降低了數據量的需求量和對氣象數據的時空分辨率。還有一種中長期預測，其時間范圍為1個月至1年，主要是應用于對地區光資源、光伏電站創建方面，這種技術是按照當地的歷史光資源數據等資料，來對以后較長時間當中的光伏發電輸出功率進行預測。

3.4單場預測技術和區域預測技術

單場預測技術指的是對個別光伏電站的功率進行預測，主要是給光伏發電運營商提供關于功率的預測信息，起到改善和控制的作用。區域預測技術則是預測個別區域中多個光伏電站總輸出功率，這種預測方式能夠給某個地區的光伏發電輸出功率情況提供參考，預先了解光伏發電出力和波動現象，給電力部門制定光伏與火力、水力、風力發電的協調調度計劃提供參考，減少光伏電站功率輸出的不穩定性給電網和負載帶來的沖擊。

結語

總的來說，我國具有各種各樣的光伏功率預測方式，并且預測技術在就慢慢的變得完善。由于光伏電站的運行狀況十分繁瑣，需要根據因地制宜的方式實施我國光伏電站功率預測技術，不但能夠極大的增強光伏發電的效率，還能給電網的科學調度提供保障和依據。

參考文獻

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[2]黃超輝.微電網的發電和負荷預測及其模糊控制研究[D].湖南大學，2019.