《DL-光伏发电功率预测系统功能规范》

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中华人民共和国电力行业标准

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光伏发电功率预测系统功能规范

FunctionspecificationofPVpowerforecastingsystem

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

发布

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目  次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4系统功能...........................................................................2

5安全防护要求.......................................................................6

6数据输出...........................................................................6

7性能要求...........................................................................6

附录A（规范性附录）误差计算方法.....................................................7

I

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光伏发电功率预测系统功能规范

1范围

本标准规定了光伏功率预测系统的功能，主要包括数据采集与处理、光伏功率预测、统计分析、界

面要求、系统权限管理，以及系统安全防护、数据输出及性能指标等项要求。

本标准适用于指导电网调度机构和光伏发电站的光伏功率预测系统的建设，系统的研发、验收和运

行可参照使用。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

Q/GDW588-2011风电功率预测功能规范

Q/GDW617-2011光伏发电站接入电网技术规定

GB/T12936-2007太阳能热利用术语

电监安全[2006]34号电力二次系统安全防护总体方案

电监会5号令电力二次系统安全防护规定

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

光伏发电单元photovoltaic（PV）powerunit

光伏发电站中，一定数量的光伏组件通过串并联方式，通过直流汇流箱和直流配电柜多级汇集，经

光伏逆变器与单元升压变压器一次升压成符合电网频率和电压要求的电源。这种一定数量光伏组件串的

集合称为光伏发电单元。

3.2

数值天气预报numericalweatherprediction

根据大气实际情况，在一定的初值和边值条件下，通过大型计算机作数值计算，求解描写天气演变

过程的流体力学和热力学的方程组，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。

3.3

光伏发电功率预测PVpowerforecasting

根据气象条件和光伏发电站运行状态，分析光伏发电站发电功率的影响因子及其变化规律，预测未

来一定时段有功功率的方法。

1

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3.4

自动气象站automaticmeteorologicalstation

建设在光伏发电站内的一种无人操作，能自动观测并实时记录和发报的设备。用于辐射、云量，及

气温、湿度、气压、风速等气象要素的实时采集。

3.5

日照时数sunshineduration

也称实照时数，太阳直射辐照度达到或超过120W/m2的时间段的总和。

3.6

可照时数durationofpossiblesunshine

又称天文可照时数，指日出到日没太阳的可能光照时数。

3.7

短期光伏功率预测shorttermPVpowerforecasting

预测光伏发电站次日零时至未来72h的有功功率，时间分辨率为15min。

3.8

超短期光伏功率预测ultra-shorttermPVpowerforecasting

预测光伏发电站未来15min至4h的有功功率，时间分辨率为15min。

3.9

曝辐量radiantexposure

给定时间段内辐照度的积分总量。

3.10

置信度confidencedegree

总体参数值落在样本统计值某一区内的概率。

4系统功能

4.1数据采集与处理

光伏功率预测系统应用的所有数据均可实现自动采集、处理及存储，历史数据、缺测数据和异常数

据补录均可通过手动方式实现数据录入。

4.1.1基础信息录入

a)光伏发电站所处区域的经纬度范围、海拔高度；

b)光伏发电站的装机容量、装机类型；

c)光伏发电单元信息应包括逆变器转换效率曲线和单个光伏组件的面积、额定容量、峰值功率-

组件温度曲线、峰值功率-辐照度曲线，以及光伏组件数量等；

d)自动气象站的经度、纬度、海拔高度，以及站址变更信息。

2

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4.1.2历史数据录入

光伏功率预测系统应支持光伏发电站历史数据的录入、存储与应用，历史数据的录入应满足以下要

求：

4.1.2.1光伏发电站历史运行数据

a)光伏发电站历史运行数据至少包括并网点高压侧有功功率、开机容量、限电记录、逆变器工作

状态、光伏发电单元故障记录等；

b)投运时间不足1年的光伏发电站应包括投运后的所有历史运行数据，投运时间超过1年情况下

历史运行数据应不少于1年；

c)有功功率数据的时间分辨率应不小于5min。

4.1.2.2自动气象站历史监测数据

a)数据类型应包括总辐射、直接辐射、散射辐射、组件温度、气温、相对湿度、气压、风速及风

向等；

b)自动气象站建站后的全部历史监测数据；

c)数据的时间分辨率应不小于5min。

4.1.3实时数据采集

4.1.3.1光伏发电站实时运行数据的采集

a)光伏发电站实时运行数据至少包括并网点高压侧有功功率、逆变器工作状态等；

b)调度端应通过电力调度数据网从光伏发电站端获取实时运行数据；

c)电站端应从光伏发电站计算机监控系统获取实时运行数据；

d)数据的时间分辨率应不小于5min。

4.1.3.2气象数据的实时采集

a)气象监测站位置应具有代表性，即站点监测到的辐射数据与光伏发电站历史同期有功功率满足

正相关关系，且可通过水平为0.1的显著性检验；

b)数据类型应包括总辐射、直接辐射、散射辐射、组件温度、气温、相对湿度、气压、风速及风

向等；

c)调度端应通过电力调度数据网从光伏发电站端获取气象监测数据；

d)数据的分辨率应不小于5min。

4.1.4数值天气预报

a)数值天气预报辐射数据至少应包括预报区域近地面层400-1100nm和280-3000nm两个波段；

b)数值天气预报辐射数据的类型至少应包括：水平面总辐射辐照度（W/m2）、水平面太阳散射辐

射辐照度(W/m2)、垂直于太阳入射光的直接辐射辐照度（W/m2）以及风速、风向、气温、相对

湿度、气压等气象要素预报值；

c)每日起报次数不少于2次，起报时刻至少应包括每日北京时间08:00和20:00，时间分辨率为

15min；

d)数值天气预报宜包括预报区域次日常规天气预报（天空总云量、累计降水量等），预测数据时

间分辨率不低于3h。

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4.1.5数据处理

所有数据存入数据库前必须进行完整性及合理性检验，并对缺测和异常数据进行修正。

4.1.5.1完整性检验

a)数据数量应等于预期记录的数量；

b)数据的时间顺序应符合预期的开始、结束时间，中间应连续。

4.1.5.2合理性检验

a)应对功率、数值天气预报、气象监测等数据进行越限检验，可手动设置限值范围；

b)应对数值天气预报、气象监测等数据进行趋势检验，删除无效数据；

c)应对功率的变化率进行检验，可手动设置变化率限值。

4.1.5.3异常及缺测数据的处理

a)缺测及异常数据应予特殊标示；

b)所有缺测和异常数据均可人工补录或修正，经过修正的数据应予特殊标示。

4.1.6数据存储

a)应存储系统运行期间所有时刻的数值天气预报数据；

b)应存储系统运行期间所有时刻的光伏发电站运行数据、自动气象站监测数据；

c)应存储每次执行的短期、超短期预测数据；

d)预测曲线经过人工修正后应存储修正前后的所有预测结果；

e)所有数据应至少保存10年。

4.2光伏功率预测

4.2.1总体要求

a)短期预测应能设置每日预测的启动时间及次数，支持自动启动和手动启动；

b)超短期预测应每15min自动预测一次，自动滚动执行。

4.2.2预测的空间要求

c)预测的最小单位为单个光伏发电站；

d)调度端的光伏功率预测系统应能实现调度管辖范围内单个光伏发电站及区域的有功功率预测。

4.2.3预测的时间要求

e)应能实现次日零时至未来72h的有功功率预测，时间分辨率为15min；

f)应能实现未来15min至4h的有功功率预测，时间分辨率为15min。

4.3统计分析

4.3.1数据统计

数据统计应符合以下要求：

a)历史功率数据统计应包括数据完整性统计、频率分布统计、变化率统计等；

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b)历史气象监测数据统计应包括完整性统计、辐照度频率分布统计、组件温度统计，以及逐日可

照时数、日照时数、曝辐量等；

c)历史数值天气预报数据统计应包括畅通率统计、误差频率分布统计等；

d)应具备局地日出、日落时间统计，及逐日日照时间统计功能。

4.3.2相关性校验

能分别对历史功率数据和历史同期预测功率数据，历史气象监测数据和历史同期数值天气预报数据

进行相关性校验，根据分析结果，给出数据不确定性可能引入的误差。

4.3.3误差统计

误差指标应包括均方根误差、合格率、平均绝对误差率、置信度和置信区间、相关性系数等，各指

标的计算方法见附录A。

4.4界面要求

4.4.1展示界面

a)应支持单个或多个光伏发电站实时出力监视，以地图的形式显示，包括光伏发电站的分布、光

伏发电站的实时功率及预测功率；

b)应支持单个或多个光伏发电站出力的曲线展示，宜同时显示系统预测曲线、实际功率曲线及预

测误差带；调度端风电功率预测系统还应能够同时显示光伏发电站上报预测曲线。实际功率曲

线应实时更新；

c)应支持不同预测结果的同步显示；

d)应支持数值天气预报数据、实际功率、预测功率的对比，及不同来源数值天气预报产品及同类

型实测气象要素的同步展示，提供图形、表格等多种可视化手段；

e)应支持近地面层的总辐射、直接辐射、散射辐射，以及气温、气压、湿度等气象要素的展示；

f)应支持统计分析数据的展示；

g)监视数据更新周期应不大于5min；

h)实时数据的刷新周期应小于5min。

4.4.2操作界面

a)应具备开机容量设置、调度控制设置及查询页面；

b)应支持预测曲线的人工修改；

c)应支持光伏发电站基本信息的查询；

d)应具备开机容量设置、调度限电设置；

e)应支持异常数据定义的设置。

4.4.3统计查询界面

a)应支持光伏发电站基本信息的查询；

b)应支持预测结果统计信息的查询；

c)应支持历史功率数据统计信息的查询；

d)应支持历史数值天气预报数据统计信息的查询；

e)应支持历史气象监测数据统计信息的查询。

4.5权限管理

5

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4.5.1用户管理功能

系统应具备用户管理功能，支持用户级别和权限设置，至少应包括系统管理员、运行操作人员、浏

览用户等权限设置功能。

4.5.2权限管理功能

系统应具有严格的权限管理及操作记录。

a)系统管理员应具有对用户角色定义进行查询、插入、修改、删除等权限；

b)运行操作人员应具有对系统特定数据（计划功率数据、计划工况等）进行查询、插入、修改、

删除等权限；

c)普通浏览用户则应只具有查询权限；

d)系统应具备日志功能，记录用户操作行为。

5安全防护要求

a)光伏功率预测系统应符合电力二次系统安全防护规定；

b)光伏功率预测系统应满足电力调度数据网接入要求，调度端系统应运行于电力系统安全区Ⅱ。

6数据输出

a)电站端光伏功率预测系统应根据调度部门的要求向调度机构上报光伏发电站短期、超短期光伏

功率预测数据；

b)电站端光伏功率预测系统向调度机构上报光伏功率预测曲线的同时，应上报与预测曲线相同时

段的光伏发电站预计开机容量；

c)电站端光伏功率预测系统应能够向上级调度机构实时上传光伏发电站气象监测站的气象监测

数据。

7性能要求

a)调度端光伏功率预测系统应至少可扩容至200个光伏发电站；

b)光伏功率预测应不受光伏发电站机组检修和扩建限制；

c)光伏功率预测考评不包含出力受控时段；

d)光伏功率预测单次计算时间应小于5min；

e)光伏短期功率预月均方根误差应小于20%；

f)光伏短期功率预测月合格率应不低于80%；

g)超短期预测第4小时月均方根误差应小于20%；

h)电站端光伏功率预测系统的气象要素监测月计划申报畅通率应大于99%；

i)电站端光伏功率预测系统的短期光伏功率预测月计划申报畅通率为100%；

j)系统硬件可靠性应大于99%；

k)系统月可用率应大于99%。

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AA

附录A

（规范性附录）

误差计算方法

A.1均方根误差（RMSE）

n

2

PMiPPi

RMSEi1.................................................................(A.1)

Capn

A.2合格率（QR）

1n

QRBi100%

ni1

PMiPPi

110.75...............................................(A.2)

Cap

Bi

PMiPPi

010.75

Cap

A.3平均绝对误差（MAE）

n

PMiPPi

MAEi1

Capn....................................................................(A.3)

式中：

A.4相关性系数（r）

n

PPMPPP

MiPi

ri1

n2n2