ICS

分類號：

備案號：

中華人民共和國電力行業標準

DL/

風電功率預測功能規范

Functionspecificationofwindpowerforecasting

（送審稿）

20--發布20--實施

中華人民共和國國家能源局發布

DL/

前言

為了規范電網調度機構和風電場的風電功率預測系統的建設，并指導系統的研發、驗收和使用，特

制訂風電功率預測系統功能規范。

本標準由中國電力企業聯合會提出。

本標準由能源行業風電標準化技術委員會歸口。

本標準主要起草單位：中國電力科學研究院、國家電力調度通信中心、吉林省電力有限公司。

本標準主要起草人：劉純、裴哲義、王勃、董存、馮雙磊、范高鋒、石永剛、范國英、郭雷。

II

DL

風電功率預測功能規范

1范圍

本標準規定了風電功率預測系統的功能，主要包括術語和定義、預測建模數據準備、數據采集與處

理、預測功能要求、統計分析、界面要求、安全防護要求、數據輸出及性能要求等。

本標準適用于電網調度機構和風電場風電功率預測系統的建設，系統的研發、驗收和運行可參照使

用。

2規范性引用文件

下列文件對于本標準的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本標準。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。

GB/T19963-200風電場接入電力系統技術規定

電監安全[2006]34號電力二次系統安全防護總體方案

電監會5號令電力二次系統安全防護規定

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

風電場windfarm

由一批風電機組或風電機組群（包括機組單元變壓器）、匯集線路、主升壓變壓器及其他設備組成

的發電站。

3.2

數值天氣預報numericalweatherprediction

根據大氣實際情況，在一定的初值和邊值條件下，通過大型計算機作數值計算，求解描寫天氣演變

過程的流體力學和熱力學方程組，預測未來一定時段的大氣運動狀態和天氣現象的方法。

3.3

風電功率預測windpowerforecasting

以風電場的歷史功率、歷史風速、地形地貌、數值天氣預報、風電機組運行狀態等數據建立風電場

輸出功率的預測模型，以風速、功率或數值天氣預報數據作為模型的輸入，結合風電場機組的設備狀態

及運行工況，預測風電場未來的有功功率。

3.4

短期風電功率預測short-termwindpowerforecasting

1

DL/

預測風電場次日零時起3天的有功功率，時間分辨率為15min。

3.5

超短期風電功率預測ultra-short-termwindpowerforecasting

預測風電場未來0-4h的有功功率，時間分辨率不小于15min。

3.6

置信度confidencedegree

總體參數值落在樣本統計值某一區內的概率。

3.7

風電有效發電時間effectivewindpowergenerationtime

單個或多個風電場有功功率大于零的時間，單位為小時。

3.8

風電同時率windpowersimultaneityfactor

單個或多個風電場有功功率與額定容量的比率。

4預測建模數據準備

4.1風電場歷史功率數據

a)投運時間不足1年的風電場應包括投運后的所有歷史功率數據，時間分辨率不小于5min；

b)投運時間超過1年的風電場的歷史功率數據應不少于1年，時間分辨率應不小于5min。

4.2歷史測風塔數據

a)測風塔位置宜在風電場5km范圍內；

b)應至少包括10m、70m及以上高程的風速和風向以及氣溫、氣壓等信息；

c)應為最近兩年內的數據，長度應不少于1年；

d)數據的時間分辨率應不小于10min。

4.3風電機組信息

風電機組信息應包括機組類型，每類風機的單機容量、輪轂高度、葉輪直徑、功率曲線、推力系數

曲線，每臺風機的首次并網時間、風機位置（經、緯度）、海拔高度等。

4.4風電機組/風電場運行狀態記錄

風電機組/風電場運行狀態數據應包括風電機組故障及人為停機記錄或風電場開機容量和限電記錄。

4.5地形和粗糙度數據

4.5.1地形數據應包括對風電場區域內10km范圍內地勢變化的描述，格式宜為CAD文件，比例尺宜

2

DL

不小于1:5000。

4.5.2粗糙度數據應通過實地勘測或衛星地圖獲取，包括對風電場所處區域20km范圍內粗糙度的描

述。

5數據采集與處理

5.1數據采集范圍

數據采集至少應包括測風塔實時測風數據、風電場實時功率數據和機組狀態數據。

5.2數據采集要求

5.2.1所有數據的采集應能自動完成，并能通過手動方式補充錄入。

5.2.2測風塔實時測風數據時間延遲應小于5min，其余實時數據的時間延遲應小于1min。

5.2.3風電功率預測系統所用的測風塔實時測風數據應滿足以下要求：

a)測風塔至風電功率預測系統的實時測風數據傳送時間間隔應不大于5min；

b)測風塔宜在風電場外1~5km范圍內且不受風電場尾流效應影響，宜在風電場主導風向的上風

向，位置應具有代表性；

c)采集量應至少包括10m、70m及輪轂高度的風速和風向以及氣溫、氣壓等信息，宜包括瞬時值

和5min平均值；

d)電網調度機構的風電功率預測系統所用的測風數據應通過電力調度數據網由風電場上傳；

e)風電場的測風塔至風電功率預測系統的數據傳輸應采用可靠的無線傳輸或光纖傳輸等方式；

f)測風塔數據可用率應大于99%。

5.2.4風電場實時功率數據的采集周期應不大于1min，其中：

a)電網調度機構的風電功率預測系統的數據應取自所在安全區的基礎數據平臺；

b)風電場風電功率預測系統的數據應取自風電場升壓站計算機監控系統。

5.2.5風電機組狀態數據的采集周期應不大于15min，應通過電力調度數據網由風電場計算機監控系

統上傳。

5.3數據的處理

5.3.1所有數據存入數據庫前應進行完整性及合理性檢驗，并對缺測和異常數據進行補充和修正。

5.3.2數據完整性檢驗應滿足：

a)數據的數量應等于預期記錄的數據數量；

b)數據的時間順序應符合預期的開始、結束時間，中間應連續。

5.3.3數據合理性檢驗應滿足：

a)對功率、數值天氣預報、測風塔等數據進行越限檢驗，可手動設置限值范圍；

b)對功率的變化率進行檢驗，可手動設置變化率限值；

c)對功率的均值及標準差進行檢驗；

3

DL/

d)對測風塔不同層高數據進行相關性檢驗；

e)根據測風數據與功率數據的關系對數據進行相關性檢驗。

5.3.4缺測和異常數據應按下列要求處理：

a)以前一時刻的功率數據補全缺測的功率數據；

b)以裝機容量替代大于裝機容量的功率數據；

c)以零替代小于零的功率數據；

d)以前一時刻功率替代異常的功率數據；

e)測風塔缺測及不合理數據以其余層高數據根據相關性原理進行修正；不具備修正條件的以前一

時刻數據替代；

f)數值天氣預報缺測及不合理數據以前一時刻數據替代；

g)所有經過修正的數據以特殊標示記錄；

h)所有缺測和異常數據均可由人工補錄或修正。

5.4數據的存儲

數據的存儲應符合下列要求：

a)存儲系統運行期間所有時刻的數值天氣預報數據；

b)存儲系統運行期間所有時刻的功率數據、測風塔數據，并將其轉化為15min平均數據；

c)存儲每次執行的短期風電功率預測的所有預測結果；

d)存儲每15min滾動執行的超短期風電功率預測的所有預測結果；

e)預測曲線經過人工修正后存儲修正前后的所有預測結果；

f)所有數據至少保存10年。

6預測功能要求

6.1總體要求

應根據風電場所處地理位置的氣候特征和風電場歷史數據情況，采用適當的預測方法構建特定的預

測模型進行風電場的功率預測。根據預測時間尺度的不同和實際應用的具體需求，宜采用多種方法及模

型，形成最優預測策略。

6.2預測的空間要求

6.2.1預測的基本單位為單個風電場。

6.2.2風電場的風電功率預測系統應能預測本風電場的輸出功率。

6.2.3電網調度機構的風電功率預測系統應能預測單個風電場至整個調度管轄區域的風電輸出功率。

6.3預測的時間要求

6.3.1短期風電功率預測應能預測次日零時起3天的風電輸出功率，時間分辨率為15min。

6.3.2超短期風電功率預測應能預測未來0-4h的風電輸出功率，時間分辨率不小于15min。

4

DL

6.4預測執行方式

6.4.1短期風電功率預測應能夠設置每日預測的啟動時間及次數。

6.4.2短期風電功率預測應支持自動啟動預測和手動啟動預測。

6.4.3超短期風電功率預測應每15min自動執行一次。

6.5其他要求

6.5.1應支持設備故障、檢修等出力受限情況下的功率預測。

6.5.2應支持風電場擴建情況下的功率預測。

6.5.3應支持多源數值天氣預報數據的集合預報。

6.5.4應能對風電功率預測曲線進行修正。

6.5.5應能對預測曲線進行誤差估計，預測給定置信度的誤差范圍。

7統計分析

7.1數據統計

數據統計應符合以下要求：

a)參與統計數據的時間范圍應能任意選定；

b)歷史功率數據統計應包括數據完整性統計、分布特性統計、變化率統計等；

c)歷史測風數據、數值天氣預報數據統計應包括完整性統計、風速分布統計、風向分布統計等；

d)風電場運行參數統計應包括發電量、有效發電時間、最大出力及其發生時間、同時率、利用小

時數及平均負荷率等參數的統計，并支持自動生成指定格式的報表，各參數的計算方法參見附

錄A。

7.2相關性分析

應能對歷史功率數據、測風數據和數值天氣預報數據進行相關性統計，分析數據的不確定性可能引

入的誤差。

7.3誤差統計

誤差統計應符合以下要求：

a)應能對任意時間區間的預測結果進行誤差統計；

b)應能對多個預測結果分別進行誤差統計；

c)誤差統計指標至少應包括均方根誤差、平均絕對誤差、相關性系數、最大預測誤差等，各指標

的計算方法參見附錄B。

5

DL/

8界面要求

8.1展示界面

8.1.1應支持單個和多個風電場實時出力監視，以地圖的形式顯示，包括風電場的分布、風電場的實

時功率及預測功率。

8.1.2應支持多個風電場出力的同步監視，宜同時顯示系統預測曲線、實際功率曲線及預測誤差帶；

電網調度機構的風電功率預測系統還應能夠同時顯示風電場上報預測曲線。實際功率曲線應實時更

新。

8.1.3應支持不同預測結果的同步顯示。

8.1.4應支持數值天氣預報數據、測風塔數據、實際功率、預測功率的對比，提供圖形、表格等多種

可視化手段。

8.1.5應支持時間序列圖、風向玫瑰圖、風廓線以及氣溫、氣壓、濕度變化曲線等氣象圖表展示。

8.1.6應支持統計分析數據的展示。

8.1.7監視數據更新周期應不大于5min。

8.2操作界面

8.2.1應具備開機容量設置、調度控制設置及查詢頁面。

8.2.2應支持異常數據定義設置，支持異常數據以特殊標識顯示。

8.2.3應支持預測曲線的人工修改。

8.2.4應具備系統用戶管理功能，支持用戶級別和權限設置，至少應包括系統管理員、運行操作人員、

瀏覽用戶等不同級別的用戶權限。

8.2.5應支持風電場基本信息的查詢。

8.3其他要求

8.3.1應具備功率預測系統運行狀態監視頁面，實時顯示系統運行狀態。

8.3.2所有的表格、曲線應同時支持打印輸出和電子表格輸出。

9安全防護要求

9.1電網調度機構和風電場的風電功率預測系統均應運行于電力二次系統安全區Ⅱ。

9.2風電功率預測系統應滿足電力二次系統安全防護規定的要求。

10數據輸出

10.1電網調度機構的風電功率預測系統至少應提供次日96點單個風電場和區域風電功率預測數據；

每15min提供一次未來4h單個風電場風電功率預測數據，預測值的時間分辨率為15min。

10.2風電場的風電功率預測系統應根據調度部門的要求向調度機構的風電功率預測系統至少上報次

日96點風電功率預測曲線；每15min上報一次未來4h超短期預測曲線，預測值的時間分辨率不小

6

DL

于15min。

10.3風電場的風電功率預測系統向調度機構上報風電功率預測曲線的同時，應上報與預測曲線相同

時段的風電場預計開機容量。

10.4風電場的風電功率預測系統應能夠向調度機構的風電功率預測系統實時上傳風電場測風塔的測

風數據，時間分辨率不小于5min。

11性能要求

11.1電網調度機構的風電功率預測系統應至少可擴容至200個風電場。

11.2風電功率預測單次計算時間應小于5min。

11.3單個風電場短期預測月均方根誤差應小于20%，超短期預測第4h預測值月均方根誤差應小于

15%，限電時段不參與統計。

11.4系統硬件平均無故障時間（MTBF）應大于500000h。

11.5系統月可用率應大于99%。

7

DL/

附錄A

（資料性附錄）

風電場運行參數統計方法

A.1風電同時率（WPSF）

P

SFMi（A.1）

iCap

A.2平均負荷率（ALC）

n

PMi

ALCi1（A.2）

maxPnMi

8

DL

附錄B

（資料性附錄）

誤差計算方法

B.1均方根誤差（RMSE）

n

2

PPMiPi

RMSEi1（B.1）

Capn

B.2平均絕對誤差（MAE）

n

PPMiPi

MAEi1（B.2）

Capn

B.3相關性系數（r）

n

PPMPPP

MiPi

ri1（B.3）

nn22

PMiPMPPPiP

ii11

B.4最大預測誤差（δmax）

maxmaxPPMiPi（B.4）

式中：

P━━i時刻的實際功率；

Mi

P━━i時刻的預測功率；

Pi

PM━━所有樣本實際功率的平均值；

PP━━所有預測功率樣本的平均值；

Cap━━風電場的開機總容量；

n━━所有樣本個數。

9

DL

目次

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

1范圍...............................................................................1

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

3術語和定義.........................................................................1

4預測建模數據準備...................................................................2

5數據采集與處理.....................................................................3

6預測功能要求.......................................................................4

7統計分析...........................................................................5

8界面要求...........................................................................6

9安全防護要求.......................................................................6

10數據輸出...........................................................................6

11性能要求...........................................................................7

附錄A（資料性附錄）風電場運行參數統計方法............................................8

附錄B（資料性附錄）誤差計算方法......................................................9

I

DL

風電功率預測功能規范

1范圍

本標準規定了風電功率預測系統的功能，主要包括術語和定義、預測建模數據準備、數據采集與處

理、預測功能要求、統計分析、界面要求、安全防護要求、數據輸出及性能要求等。

本標準適用于電網調度機構和風電場風電功率預測系統的建設，系統的研發、驗收和運行可參照使

用。

2規范性引用文件

下列文件對于本標準的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本標準。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。

GB/T19963-200風電場接入電力系統技術規定

電監安全[2006]34號電力二次系統安全防護總體方案

電監會5號令電力二次系統安全防護規定

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

風電場windfarm

由一批風電機組或風電機組群（包括機組單元變壓器）、匯集線路、主升壓變壓器及其他設備組成

的發電站。

3.2

數值天氣預報numericalweatherprediction

根據大氣實際情況，在一定的初值和邊值條件下，通過大型計算機作數值計算，求解描寫天氣演變

過程的流體力學和熱力學方程組，預測未來一定時段的大氣運動狀態和天氣現象的方法。

3.3

風電功率預測windpowerforecasting

以風電場的歷史功率、歷史風速、地形地貌、數值天氣預報、風電機組運行狀態等數據建立風電場

輸出功率的預測模型，以風速、功率或數值天氣預報數據作為模型的輸入，結合風電場機組的設備狀態

及運行工況，預測風電場未來的有功功率。

3.4

短期風電功率預測short-termwindpowerforecasting

1

DL/

預測風電場次日零時起3天的有功功率，時間分辨率為15min。

3.5

超短期風電功率預測ultra-short-termwindpowerforecasting

預測風電場未來0-4h的有功功率，時間分辨率不小于15min。

3.6

置信度confidencedegree

總體參數值落在樣本統計值某一區內的概率。

3.7

風電有效發電時間effectivewindpowergenerationtime

單個或多個風電場有功功率大于零的時間，單位為小時。

3.8

風電同時率windpowersimultaneityfactor

單個或多個風電場有功功率與額定容量的比率。

4預測建模數據準備

4.1風電場歷史功率數據

a)投運時間不足1年的風電場應包括投運后的所有歷史功率數據，時間分辨率不小于5min；

b)投運時間超過1年的風電場的歷史功率數據應不少于1年，時間分辨率應不小于5min。

4.2歷史測風塔數據

a)測風塔位置宜在風電場5km范圍內；

b)應至少包括10m、70m及以上高程的風速和風向以及氣溫、氣壓等信息；

c)應為最近兩年內的數據，長度應不少于1年；

d)數據的時間分辨率應不小于10min。

4.3風電機組信息

風電機組信息應包括機組類型，每類風機的單機容量、輪轂高度、葉輪直徑、功率曲線、推力系數

曲線，每臺風機的首次并網時間、風機位置（經、緯度）、海拔高度等。

4.4風電機組/風電場運行狀態記錄

風電機組/風電場運行狀態數據應包括風電機組故障及人為停機記錄或風電場開機容量和限電記錄。

4.5地形和粗糙度數據

4.5.1地形數據應包括對風電場區域內10km范圍內地勢變化的描述，格式宜為CAD文件，比例尺宜

2

DL

不小于1:5000。

4.5.2粗糙度數據應通過實地勘測或衛星地圖獲取，包括對風電場所處區域20km范圍內粗糙度的描

述。

5數據采集與處理

5.1數據采集范圍

數據采集至少應包括測風塔實時測風數據、風電場實時功率數據和機組狀態數據。

5.2數據采集要求

5.2.1所有數據的采集應能自動完成，并能通過手動方式補充錄入。

5.2.2測風塔實時測風數據時間延遲應小于5min，其余實時數據的時間延遲應小于1min。

5.2.3風電功率預測系統所用的測風塔實時測風數據應滿足以下要求：

a)測風塔至風電功率預測系統的實時測風數據傳送時間間隔應不大于5min；

b)測風塔宜在風電場外1~5km范圍內且不受風電場尾流效應影響，宜在風電場主導風向的上風

向，位置應具有代表性；

c)采集量應至少包括10m、70m及輪轂高度的風速和風向以及氣溫、氣壓等信息，宜包括瞬時值

和5min平均值；

d)電網調度機構的風電功率預測系統所用的測風數據應通過電力調度數據網由風電場上傳；

e)風電場的測風塔至風電功率預測系統的數據傳輸應采用可靠的無線傳輸或光纖傳輸等方式；

f)測風塔數據可用率應大于99%。

5.2.4風電場實時功率數據的采集周期應不大于1min，其中：

a)電網調度機構的風電功率預測系統的數據應取自所在安全區的基礎數據平臺；

b)風電場風電功率預測系統的數據應取自風電場升壓站計算機監控系統。

5.2.5風電機組狀態數據的采集周期應不大于15min，應通過電力調度數據網由風電場計算機監控系

統上傳。

5.3數據的處理

5.3.1所有數據存入數據庫前應進行完整性及合理性檢驗，并對缺測和異常數據進行補充和修正。

5.3.2數據完整性檢驗應滿足：

a)數據的數量應等于預期記錄的數據數量；

b)數據的時間順序應符合預期的開始、結束時間，中間應連續。

5.3.3數據合理性檢驗應滿足：

a)對功率、數值天氣預報、測風塔等數據進行越限檢驗，可手動設置限值范圍；

b)對功率的變化率進行檢驗，可手動設置變化率限值；

c)對功率的均值及標準差進行檢驗；

3

DL/

d)對測風塔不同層高數據進行相關性檢驗；

e)根據測風數據與功率數據的關系對數據進行相關性檢驗。

5.3.4缺測和異常數據應按下列要求處理：

a)以前一時刻的功率數據補全缺測的功率數據；

b)以裝機容量替代大于裝機容量的功率數據；

c)以零替代小于零的功率數據；

d)以前一時刻功率替代異常的功率數據；

e)測風塔缺測及不合理數據以其余層高數據根據相關性原理進行修正；不具備修正條件的以前一

時刻數據替代；

f)數值天氣預報缺測及不合理數據以前一時刻數據替代；

g)所有經過修正的數據以特殊標示記錄；

h)所有缺測和異常數據均可由人工補錄或修正。

5.4數據的存儲

數據的存儲應符合下列要求：

a)存儲系統運行期間所有時刻的數值天氣預報數據；

b)存儲系統運行期間所有時刻的功率數據、測風塔數據，并將其轉化為15min平均數據；

c)存儲每次執行的短期風電功率預測的所有預測結果；

d)存儲每15min滾動執行的超短期風電功率預測的所有預測結果；

e)預測曲線經過人工修正后存儲修正前后的所有預測結果；

f)所有數據至少保存10年。

6預測功能要求

6.1總體要求

應根據風電場所處地理位置的氣候特征和風電場歷史數據情況，采用適當的預測方法構建特定的預

測模型進行風電場的功率預測。根據預測時間尺度的不同和實際應用的具體需求，宜采用多種方法及模

型，形成最優預測策略。

6.2預測的空間要求

6.2.1預測的基本單位為單個風電場。

6.2.2風電場的風電功率預測系統應能預測本風電場的輸出功率。

6.2.3電網調度機構的風電功率預測系統應能預測單個風電場至整個調度管轄區域的風電輸出功率。

6.3預測的時間要求

6.3.1短期風電功率預測應能預測次日零時起3天的風電輸出功率，時間分辨率為15min。

6.3.2超短期風電功率預測應能預測未來0-4h的風電輸出功率，時間分辨率不小于15min。

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DL

6.4預測執行方式

6.4.1短期風電功率預測應能夠設置每日預測的啟動時間及次數。

6.4.2短期風電功率預測應支持自動啟動預測和手動啟動預測。

6.4.3超短期風電功率預測應每15min自動執行一次。

6.5其他要求

6.5.1應支持設備故障、檢修等出力受限情況下的功率預測。

6.5.2應支持風電場擴建情況下的功率預測。

6.5.3應支持多源數值天氣預報數據的集合預報。

6.5.4應能對風電功率預測曲線進行修正。

6.5.5應能對預測曲線進行誤差估計，預測給定置信度的誤差范圍。

7統計分析

7.1數據統計

數據統計應符合以下要求：

a)參與統計數據的時間范圍應能任意選定；

b)歷史功率數據統計應包括數據完整性統計、分布特性統計、變化率統計等；

c)歷史測風數據、數值天氣預報數據統計應包括完整性統計、風速分布統計、風向分布統計等；

d)風電場運行參數統計應包括發電量、有效發電時間、最大出力及其發生時間、同時率、利用小

時數及平均負荷率等參數的統計，并支持自動生成指定格式的報表，各參數的計算方法參見附

錄A。

7.2相關性分析

應能對歷史功率數據、測風數據和數值天氣預報數據進行相關性統計，分析數據的不確定性可能引

入的誤差。

7.3誤差統計

誤差統計應符合以下要求：

a)應能對任意時間區間的預測結果進行誤差統計；

b)應能對多個預測結果分別進行誤差統計；

c)誤差統計指標至少應包