关键词：光伏发电；并网系统；功率预测
引言：随着科学技术和工业化程度的进一步发展，能源短缺、环境污染等社会问题已经成为当今社会研究的主要课题。太阳能作为一种理想的可再生能源，也是我国新能源利用的一个新的起点，它具有其他能源无法比拟的优点。因此，大规模应用太阳能技术已是世界能源发展的必然趋势。但是光伏发电技术中光伏系统的输出功率具有不确定、不连续的特性，大量的用户使用光伏发电系统为其提供电能，对电网会造成很大的影响，因此有必要对光伏系统的出力进行预测，以便了解大规模的太阳能光伏并网系统的发电运行特性以及与电网调度、电力负荷等的配合问题，这将有利于电力系统调度部门及时调整调度计划，有效地减轻光伏并网发电对电网的影响。
一、光伏发电预测的意义分析
1.1提高电网的稳定性，增加电网吸收光的能力
光伏发电具有随机性，间歇性和波动性的特点，给电网安全稳定运行带来诸多问题。电网调度部门的传统方法只能采用断电方式，光伏电站的电网结构比例增加。光伏发电预测系统更为重要。但是，它可以帮助电网调度部门制定各种电力调度计划。
1.2帮助光伏电站减少停电造成的经济损失
提高光伏电站运行管理的效率光伏发电的预测越准确，电网的功率限制越低，从而提高了电网吸收太阳光的能力。减少对光伏所有者的限电造成的经济损失，并提高光伏电站的投资回报。国能日新的新型高精度光伏发电预测可为业主提供长达7天的短期功率预测。它可以帮助光伏电站生产规划者合理安排光伏电站的运行。例如，在没有光照期，太阳能设备测试和维护的情况下，尽可能的减少光照，提高光伏电站的经济效益。
二、光伏发电出力预测技术的分类
光伏发电出力预测的方法多样，根据不同的分类标准有不同的预测方法。光伏发电预测方法分类如图1所示，根据预测过程的不同，可分为直接预测和间接预测；按照预测空间尺度的不同，可分为单场预测和区域预测；按照预测时间尺度的不同，可分为超短期预测（0～4h）、短期预测（0～72h）以及中长期预测（1月～1年）；按照不同预测形式，光伏发电出力的预测主要分为点预测、区间预测和概率预测。对于不同预测过程、不同时间尺度和不同空间尺度下的光伏发电出力预测，均可以从点预测、区间预测和概率预测等不同的形式进行预测研究。本文将重点从不同预测形式的角度对光伏发电出力预测技术进行全面地梳理、概括和评述。点预测属于确定性预测，用于调度计划的制定，区间预测和概率预测统称为不确定性预测。其中，区间预测可以得到不同置信水平下光伏发电出力的区间上、下限，其主要用于辅助调度决策，为制定调度计划提供准确的光伏发电出力变化范围。
三、光伏并网系统拓扑的结构
3.1单级式并网逆变器拓扑
考虑光伏阵列的低输出电压，单级的并网逆变器可以在一个功率转换链路上，实现诸多的功能，比如说：直流增压，跟踪最大功率点，隔离DC/AC逆变器，光伏阵列和电网。这种拓扑结构的特点是成本低，体积小，效率高，包括变压器。但是要求在同一级别实现诸多功能，所以存在着设计相对复杂的特点。
3.2两级式的并网逆变器的拓扑
在这个过程中，光伏并网发电系统通常是采用了两级并网逆变器拓扑的结构，主要包含了DC-DC级、DC-AC级。前边级主要是实现了升压、最大功率跟踪的功能，而后面级则是把直流电转换成交流电、电网功能。
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3.3多及式的并网逆变器拓扑
多级拓扑设计将在一定程度上增加了并网逆变器的成本和复杂性，并且还需支持多种的功能。所以，多级的拓扑设计可以对损耗进行减少，实现最大功率跟踪的特点，而系统多级拓扑的结构有着过多功率损耗的特点。
四、光伏并网发电功率的预测问题分析
4.1数据基础
传统物理预测的方法是按照太阳辐射的模型、电站模型，光伏转换模型，电路模型和逆变器模型预测功率输出。然而，由于辐射不确定性，云变化，降雨，环境和电池温度，它将导致短期预测在某种程度上不准确。在这样的情况下，我们必须综合考虑到统计、人工智能技术的输出功率，补偿上述的因素所产生的影响。这个方法应该有足够的历史数据作为支撑，提供统计处理、人工神经网络训练。除去历史数据的完整性以外，数据自身问题也对其数据特点有着影响，直接决定着预测结果的准确性与否，更准确地天气预报可以把光伏发电功率预测的精度提升百分之十。
4.2影响因素分析
对于影响光伏发电预测性能的所有可能因素分析，发现主要因素还是环境温度、太阳辐射、电池温度；在实际的过程中，清洁度指数、照射时间通常是经过对光伏板的太阳辐射量进行改变，实现影响光伏系统输出的功率。虽然说，在一些文献资料中并未明确的说明，但是光伏发电预测的过程中，日照时间、太阳能指数是主要影响因素。灰尘覆盖的光伏板可以有效的减少吸收太阳辐射，降低光伏板的功率输出的太阳能电池板比例，云的变化主要是立即改变了光伏板接收的太阳能辐射量，迅速的引起光伏系统输出功率的变化。
4.3精度指标的要求
在管理层中就明显的表示出，光伏电站现已在全球推广应用，作为最大的风电部署国，西班牙有着严格的风电并网的标准，48小时事件规模的风电场输出功率预测的指标，而平均的误差在20，最大的误差是风电输出功率平均误差的30，标准误差则是24小时的10%，最大误差是15%，但是光伏系统并没有一个类似地标准、要求。
4.4时间响应
时间精度的响应主要是控制系统中的专业技术术语，但是毫无疑问的是，它在逆变器控制、电网控制和电力监控方面有着重要作用，在短期和超短期的预测中，响应时间能够在短时间里为控制系统提供一个准确地决策数据支持，以有效的保障系统整体的性能。
4.5评价标准分析
关于光伏发电预测的研究工作很多，但对该领域的预测方法没有统一的评价方法。在光伏系统的大规模推广中，光伏发电系统的部署，设计和应用需要光伏发电的预测标准。此外，功率预测标准是电网决定接受光伏系统的基础。为读者提供全面可靠的数据和研究结果。综合考虑到各方面的因素，我们需要在光伏发电功率预测评价标准中，对下面信息进行明确。第一，光伏发电站的有关数据；第二，历史性的数据；第三，误差指标；第四，时间。
结束语：
总而言之，全球性能源形式比较严峻，太阳能光伏发电逐渐称为最为前景的可再生能源之一，在过去光伏发电系统已在各地得到广泛推广，在光伏发电系统的应用过程中，输出功率预测是十分关键的基础。在日后的预测过程中，我们必须加强数据完整性、有效性的设计，注重数据采集、处理、储存累积各环节的设计，就数据来源、类型、精度、密度和时间分布方面，确保数据有效性和完整性，以确保其预测可重复性和准确性。
五、参考文献:
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论文作者:魏赟
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 17期
论文发表时间:2020/1/9
标签：光伏论文; 电网论文; 系统论文; 拓扑论文; 功率论文; 逆变器论文; 电站论文; 《当代电力文化》2019年 17期论文;