T/CES 139-2022 光伏发电功率概率预测技术要求

以下是T/CES 139-2022《光伏发电功率概率预测技术要求》的详细内容总结：

​​一、标准框架​​

1. ​​范围​​

   • 规定光伏发电功率概率预测的基础数据、预测模型、数据上报及预测评价的技术要求。
   • 适用于光伏场站、各级调度机构、预测系统开发服务商。

2. ​​规范性引用文件​​

   • 包括GB/T 19964（光伏电站接入电力系统技术规定）、GB/T 30153（太阳能资源实时监测）、GB/T 40604（新能源场站信息交换）、GB/T 40607（功率预测系统要求）等。

3. ​​关键术语定义​​

   • 涵盖光伏发电站、数值天气预报（NWP）、置信度、概率预测（输出置信区间）等17个术语（如超短期预测：15min~4h；短期：0~72h；中期：0~240h）。

​​二、基础数据要求​​

4.1 光伏发电站基本信息

• ​​概况​​：占地面积、经纬度、海拔、装机容量、扩容记录、气象装置数量。
• ​​设备参数​​：逆变器效率曲线、光伏组件参数（面积、额定容量、温度/辐照度曲线）、气象装置安装位置及精度。
• ​​地理信息​​：10km范围内地形数据（CAD/shp/tiff格式）、地表粗糙度网格数据（3km×3km）。

4.2 运行数据

• ​​历史数据​​：
  • 时间分辨率≤5min，投运超1年需≥1年连续数据。
  • 含功率、故障/限电记录、开机容量。
• ​​实时数据​​：
  • 采集周期≤1min（功率）、≤15min（运行状态），延迟<5min。
• ​​开机容量计划​​：时间间隔≤15min，按组件型号细分。

4.3 数值天气预报（NWP）

• ​​内容​​：总辐照度、云量、气温、风速、风向、气压、雨/雪/沙尘预报。
• ​​要求​​：
  • 空间分辨率≤3km×3km，时间分辨率符合GB/T 40607。
  • 每日至少2次更新，历史数据≥1年。

4.4 气象测量数据

• ​​内容​​：总辐照度（强制）、直射/散射辐照度、温度、湿度、风速、风向、气压（推荐）。
• ​​要求​​：时间间隔≤5min，精度符合GB/T 30153。

4.5 数据校验

• ​​完整性​​：数据数量、时间连续性。
• ​​合理性​​：越限检验、功率变化率检验、辐照度-功率相关性检验。
• ​​异常处理​​：
  • 缺测数据用前一时刻值替代；异常负值归零，超装机容量值取上限值。
  • 支持人工修正并标记。

​​三、预测模型要求（第5章）​​

5.1 通用要求

• 需考虑实际运行状态（故障/限电）、极端天气（寒潮/沙尘/覆冰）、扩容计划。
• 输出：时间分辨率≤15min的功率期望值及80%~95%置信区间上下限。
• 支持自动/手动运行，单次预测耗时≤5min。

分时间尺度要求：

​​四、数据上报要求（第6章）​​

1. ​​运行数据​​：
   • 实时状态、实测功率、检修/停机数据（分辨率≤15min）。
   • 开机容量计划（分辨率≤15min）。
2. ​​气象数据​​：
   • 实时气象：每5min上报（总辐照度、温度、湿度、风速、风向）。
   • 气象预报：每日上报未来240h数据（15min间隔）。
3. ​​预测结果上报​​：
   • 超短期：每15min上报未来4h的期望值及置信区间。
   • 短期/中期：每日定时上报（时间由调度机构指定），格式为每15min一组数据。

​​五、预测评价（第7章及附录A）​​

7.1 评价指标

• ​​期望值精度​​：
  • 均方根误差（E_{/text{rmse}}）、平均绝对误差（E_{/text{mae}}）、相关性系数（R）、准确率（C）、合格率（Q）。
• ​​区间质量​​：
  • ​​区间覆盖率（P_{/text{ICP}}）​​：实际功率落入预测区间的概率（衡量可靠性）。
  • ​​区间平均带宽（P_{/text{INAW}}）​​：区间宽度占装机容量的百分比（衡量灵敏性）。

7.2 准确性要求

表1：光伏发电站要求

表2：省级电网要求（更高标准）

​​六、附录A（评价指标公式）​​

1. ​​均方根误差​​：

   E_{/text{rmse}} = /sqrt{/frac{1}{n} /sum_{i=1}^n /left( /frac{P_{M,i} - P_{P,i}}{C_i} /right)^2}

2. ​​区间覆盖率​​：

   P_{/text{ICP}} = /frac{1}{n} /sum_{i=1}^n /mathbf{1} /left( P_{M,i} /in [L_i^/alpha, U_i^/alpha] /right) /times 100/%

3. ​​区间平均带宽​​：

   P_{/text{INAW}} = /frac{1}{n} /sum_{i=1}^n /frac{U_i^/alpha - L_i^/alpha}{C_i} /times 100/%

   （L_i^/alpha, U_i^/alpha为置信区间上下限，C_i为开机容量）

​​七、其他信息​​

• ​​起草单位​​：山东大学、国网山东电力、中国电科院等12家机构。
• ​​背景​​：支撑“双碳目标”下光伏并网消纳，弥补传统确定性预测的不足。
• ​​首次发布​​：2022年9月。

此标准通过规范概率预测的全流程（数据→模型→上报→评价），提升光伏功率预测的可靠性，为电力系统调度提供关键决策依据。