【其他行业标准】 太阳能光伏发电功率短期预报方法

ICS 07.060
备案号：48132—2015
中华人民共和国气象行业标准
QX/T244—2014
太阳能光伏发电功率短期预报方法Short term forecasting methods for solar photovoltaic power2014-10-24发布
中国气象局发布
2015-03-01实施
术语和定义
预报方法总则
4光伏阵列发电功率短期预报
5光伏发电站发电功率短期预报
附录A（资料性附录）
附录B（规范性附录）
附录C（规范性附录）
附录D（规范性附录）
附录E（规范性附录）
参考文献
光伏发电功率预报流程图.·
光伏发电功率效率计算方法
光伏阵列斜面总辐照度预报方法太阳辐射预报简化计算公式
动力一统计法建模预报方案
QX/T244—2014
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。QX/T244—2014
本标准由全国气候与气候变化标准化技术委员会风能太阳能气候资源分技术委员会（SAC/TC540/SC2)归口。
本标准起草单位：湖北省气象服务中心、中国气象局公共气象服务中心。本标准主要起草人：陈正洪、成驰、李芬、白永清、申彦波、何明琼、杨宏青、许杨、王林。m
1范围
太阳能光伏发电功率短期预报方法本标准规定了太阳能光伏阵列、光伏发电站发电功率短期预报方法。QX/T244—2014
本标准适用于光伏发电站发电功率的短期预报服务，也适用于短期太阳辐照度的简易预报服务。2术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。2.1
短期预报shorttermforecasting对未来72h内发电功率或太阳辐照度的预报2.2
数值天气预报
numericalweatherprediction
基于大气运动的初始状态，通过数值求解描述大气运动规律的动力、热力学方程组，计算未来一定时段内不同时刻的大气状态的一种客观定量的天气预报方法。注：改写GB/T21984—2008，定义2.21。2.3
模式预报订正
modeloutputstatistics;Mos
根据数值天气预报模式输出的物理量与同期实测气象要素的统计关系对模式预报结果进行的有效订正预报。
太阳辐射solarradiation
太阳以电磁波或粒子形式发射的能量。［GB/T12936—-2007，定义3.12］2.5
辐射］照度irradiance
物体在单位时间、单位面积上接收到的辐射能。2.6
［水平面］总辐射［辐照度］horizontalglobalsolarirradiance水平面从上方2元立体角范围内接收到的直接辐射【辐照度】和散射辐射[辐照度】之和。2.7
斜面总辐照度
inclinedtotal solarirradiance倾斜面接收到的直接辐射辐照度、散射辐射辐照度和反射辐射辐照度之和。2.8
大气透明度transparencyofatmosphere地表水平面上的太阳总辐照度与地外太阳辐照度之比，取值范围为[0，1)。QX/T244—2014
直射比directirradiationratio水平面直接辐射辐照度在总辐射辐照度中所占的比例。2.10
直散分离directandscatteredradiationseparation估算总辐射辐照度中水平面直接辐射辐照度和散射辐射辐照度的量值。2.11
光伏电池solarcell
将太阳辐射能直接转换成电能的一种电子器件。[GB2297—1989，定义2.2]
光伏阵列photovoltaic(PV）array由若干个光伏电池组件或电池板在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。地基、太阳跟踪器、温度控制器等类似的部件不包括在光伏阵列中。注：改写GB2297—1989，定义4.10。2.13
光伏阵列光电转换效率photo-electricconversionefficiencyofphotovoltaic(PV）array单位面积光伏阵列输出直流功率与到达光伏阵列的倾斜面总辐射辐照度的比值。2.14
逆变器转换效率grid-connectedinverterefficiency规定的测量时段内，逆变器在交流端口输出的能量与直流端口输入的能量之比。2.15
光伏发电站grid-connectedphotovoltaic(PV）powerstation将太阳辐射能直接转换成电能并接人到电网的发电系统，一般包含光伏阵列、变器、变压器以及相关的系统平衡部件等。
3预报方法总则
3.1根据光伏发电站历史资料和预报因子资料条件，选择采用原理预报法、动力一统计预报法、时间序列预报法和相似预报法4种方法之一，预报出光伏发电站逐个光伏阵列光伏发电功率序列。在此基础上，进行光伏发电站发电功率短期预报。3.2实时观测数据和历史数据完整的情况下，可对数值天气预报模式输出的向下短波辐射通量进行模式预报订正（MOS），提高预报准确率；当缺乏历史数据时，也可直接采用模式输出向下短波辐射，然后采用原理预报法预报。
3.3动力一统计预报法适用于发电功率历史数据完整但辐射观测和历史数据缺乏的情况。3.4当日数值预报结果因故未到时，可采用时间序列预报法或相似预报法。4、光伏阵列发电功率短期预报
4.1原理预报法
原理预报法流程图参见附录A的图A.1。计算步骤如下：a）计算光伏阵列直流发电功率，公式如下：2
式中：
Pde=nXI,XSXK,/1000
光伏阵列的直流发电功率，单位为兆瓦（MW）；光伏阵列的光电转换效率，计算方法见附录B的B.1；QX/T244—2014
光伏阵列斜面总辐照度，单位为千瓦每平方米（kW/m2），预报方法见附录C和附录D；光伏阵列有效面积，单位为平方米（m）；直流回路线路损失系数，无量纲，可取值为0.95。计算光伏阵列交流发电功率，公式如下：Pac=PdeXnmXK
式中：
光伏阵列的交流发电功率，单位为兆瓦（MW）；逆变器效率，无量纲，计算方法见附录B的B.2；交流回路线路损失系数，无量纲，取值为0.95。4.2动力一统计预报法
动力一统计法流程图参见附录A的图A.2。计算步骤如下：·(2)
a）基于数值天气预报模式数据或气象观测资料、光伏阵列发电功率资料，建立静态或动态统计预报模型。统计学方法可采用多元线性回归、神经网络方法。建模预报方案见附录E。以数值天气预报模式预报量，驱动光伏发电功率统计预报模型，得到光伏阵列发电功率短期b）
预报。
4.3时间序列预报法
通过光伏阵列发电功率数据序列间自回归模型、滑动平均模型、自回归一滑动平均模型等相关统计模型，得到发电功率短期预报值。4.4相似预报法
以近期与预报日天气类似的某一日的实际发电功率数据序列作为预报日的发电功率预报值。5光伏发电站发电功率短期预报
光伏发电站发电功率采用以下公式预报：(3)
式中：
光伏发电站的交流发电功率，单位为兆瓦（MW）：光伏发电站第i个光伏阵列单元交流发电功率，单位为兆瓦（MW）；光伏发电站光伏阵列单元数量。3
QX/T244-—2014
原理预报法流程
斜面反射辐照度
附录A
（资料性附录）
光伏发电功率预报流程图
水平面总辐照度1
通过大气透明度系
数k，计算直射比A
水平面散射辐照度
光伏阵列斜面
总辐照度I
光伏阵列的
直流发电功率
光伏阵列的
交流发电功率
2动力一统计预报法流程
数值天气预报
模式数据
气象观测资料
光伏阵列发电
功率资料
水平面直接辐照度
原理预报法流程图
数值天气预报
模式预报量
静态或动态统
计预报模型
动力一统计预报法流程图
光伏阵列发电
功率短期预报
光伏阵列光电转换效率计算
计算公式如下：
附录B
（规范性附录）
光伏发电功率效率计算方法
=×(1-a(T.-25))×Kz×K×K
T, = T. + I(TNXT - 20)
K, =(1-Y.)4
式中：
光伏阵列的光电转换效率；
QX/T244—2014
.(B.3)
光伏组件标准测试条件下（入射光辐照度为1kW/m2、气温为25℃、大气质量为1.5）的光电转换效率；
光伏组件温度系数，与太阳能电池材料有关，单位为℃-1，对于晶体硅材料，取值范围为0.003℃-1~0.005℃-1；
阵列板温，单位为摄氏度（℃）；光伏阵列老化损失系数，无量纲，每年按照一定比例递减，具体算法见式（B.3）；光伏阵列失配损失系数，无量纲，取值范围为0.95～0.98；尘埃遮挡损失系数，无量纲，取值范围为0.9～0.95；气温，单位为℃；
光伏阵列斜面总辐照度，单位为千瓦每平方米（kW/m）；光伏电池额定工作温度，单位为摄氏度（℃）；不同太阳能电池材料年衰减率，宜按年衰减率0.8%计算；光伏发电站投人使用的年数。下载标准就来标准下载网
B.2逆变器效率计算
逆变器转换效率，表示逆变器输出的交流发电功率与光伏阵列最大直流发电功率的比值，数学表达式如下：
式中：
逆变器效率，无量纲：
逆变器输出的交流发电功率，单位为兆瓦（MW）；Pa逆变器输入的直流发电功率，单位为兆瓦（MW）。可采用指数曲线分月建立逆变器转换效率的非线性回归模型，公式如下：a=a+be (0式中：
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