1、前言
自2012年7月施行固定价格收购制度以来，光伏发电的引入处【chù】于【yú】急【jí】速的进展中。例如，在日【rì】本的九州【zhōu】区光【guāng】伏发电的设备容量，正以每月【yuè】约15万kW的速【sù】度增长。2014年度仅【jǐn】一年的时间【jiān】就有约200万kW的容量开始投运【yùn】，2015年3月末已【yǐ】达到了【le】469万kW(表1，图【tú】1)。
伴随着光【guāng】伏发【fā】电【diàn】如此急速的【de】发展，在电力供需【xū】的操作【zuò】中，如何从稳定供【gòng】电及经济性两方面正【zhèng】确地掌【zhǎng】握光【guāng】伏发电的功率，已成为至关重要【yào】的研【yán】究课题。
有【yǒu】关【guān】超高压联网的光伏发【fā】电的【de】功率，是将遥测仪(telemeter)装在【zài】直接【jiē】中间【jiān】供【gòng】电的【de】系统上，能够实时的掌握【wò】实际的功率【lǜ】。另一【yī】方面，对【duì】于高压、低压联【lián】网的光【guāng】伏发电的功率，因未设遥测仪，原来【lái】是基于设备容量和天气(晴天、阴天等【děng】)，利用excelbase的计算程序估【gū】算出功率【lǜ】(以下，称原来的【de】估算处理【lǐ】)。
但是在原【yuán】来的【de】估算处理中【zhōng】，因操作者进行天气【qì】的判【pàn】断易【yì】出现个【gè】人【rén】的差异，而且对于功【gōng】率的估算，按【àn】操作者的负担每30分钟仅更新【xīn】1次左【zuǒ】右【yòu】，不能追踪时时刻刻变化【huà】的天气等，力图【tú】提高光伏发电功率【lǜ】的估算精【jīng】度【dù】则变成了难题和瓶颈【jǐng】(neck)。
为了解【jiě】决处理好这一现状，2014年【nián】4月(开始)将全天太阳辐照量*1数据实时地(每1分【fèn】钟)输入到中部供【gòng】电系统，由此【cǐ】，对【duì】光【guāng】伏【fú】发【fā】电的功率【lǜ】引入了【le】自动的估【gū】算处理，下面【miàn】，对功【gōng】率估算精度的程【chéng】序予以介【jiè】绍。
*1 全天太阳辐照量=直达的太阳辐照+散乱的太阳辐照
直达太阳辐照：从太阳直接到达地上的光
散乱太阳辐照：太阳光由大气中的粒子等散乱、反射而到达地面的光
2、提高光伏发电功率的估算精度
2.1原来的估算处理存在的问题
对于原来的估算处理存在以下的问题：
(1)中间供【gòng】电系统上，由遥测仪输【shū】入功【gōng】率数据的超高压【yā】联网光伏发电的功【gōng】率，与由估算处理算【suàn】出的值进行比较时，由【yóu】估算处理算【suàn】出的值比【bǐ】实【shí】际的【de】功率低【dī】(图4)。
(2)功率估算的革新，天气输入至程【chéng】序中及功率【lǜ】估算值【zhí】输入【rù】至中部供电系统(图5)等，由于向系【xì】统【tǒng】的人工输【shū】入次数【shù】增加，考虑操作者【zhě】的负担而每30分【fèn】钟【zhōng】进行【háng】一次，故不能跟踪时刻都在变化的天【tiān】气变化【huà】。
(3)对天气的判断【duàn】(阴天的情况)，由于操作者【zhě】的感觉程度不一【yī】，容易出现因【yīn】人而异。
2.2引入新的估算处理
为【wéi】了处理【lǐ】2.1节中的第一个【gè】问题(遥测仪值与估算值的偏差【chà】)，本公司的【de】综【zōng】合研究所正进行【háng】研【yán】究【jiū】的全天太阳【yáng】辐照量与光伏发电功率的关系，由此【cǐ】导【dǎo】出功【gōng】率转【zhuǎn】换系数，利用该系数进行了功率估算的处理。
(1)全天太阳辐照量与光伏发电功率的关系
由设置在【zài】九州【zhōu】各地的太【tài】阳辐照强【qiáng】度【dù】计观【guān】测的全天太【tài】阳【yáng】辐照【zhào】量，与光伏发电功率的相互【hù】关系如图2所示。从这一相【xiàng】关的图形可说明以下几点：
① 全天【tiān】太阳辐【fú】照【zhào】量与光伏发电功【gōng】率大【dà】致上是呈比例关系【xì】，能用1次方程式【shì】近似表示(该式【shì】的常数相当于功率变换系数【shù】)。
② 由1次式近似的各【gè】月的【de】直【zhí】线斜度是不同的，这就意味着【zhe】每个月的变换【huàn】系数不同【tóng】。
③ 全天太阳辐照量【liàng】即使【shǐ】相同，气温高的【de】7月，光伏【fú】发电的功率有变【biàn】小的倾向。
表1：设备容量的情况(2015年3月末)
基于全【quán】天【tiān】太阳辐照量的光伏【fú】发电功率估算【suàn】值，能由下面的1次【cì】式表示。
估算值(事业用)= a×全天太阳辐照量×设备容量
估【gū】算值【zhí】(住宅用等)= a×全天太阳【yáng】辐照量×设备【bèi】容量-自家【jiā】消费率×设【shè】备容量(a：功率变换系数【shù】)
功率变换系【xì】数【shù】，实际【jì】上每个发电所都存【cún】在，但要获得全【quán】部发电【diàn】所的信息是有困【kùn】难【nán】的。因此对全【quán】天太阳辐照量与太阳光伏发电功率进【jìn】行实测7个地点【diǎn】的系数采用平【píng】均值，而且考虑到功率变【biàn】换【huàn】系数【shù】按【àn】太阳【yáng】光的入【rù】射角【jiǎo】及周围温度等而有所不同，故每个月都设【shè】定了系数(图3)。
设置于住宅用等光伏发电的自家消费率，根【gēn】据过去【qù】5年的实【shí】际数【shù】据【jù】，每月均【jun1】进行了设【shè】定。
通【tōng】过【guò】将功率【lǜ】输入中间供电【diàn】系统的【de】超高压联网光伏发电，实际功率与新的估算处理结果进【jìn】行了比较，晴天【tiān】时与阴天时一起，均得到大概【gài】一致【zhì】的结果，故能确认这次估算处【chù】理【lǐ】的有效性【xìng】(图【tú】4)。
2.3实时的全天太阳辐照量数据的输入
为了相应处【chù】理2.1节的第2(不【bú】能【néng】追【zhuī】踪天气的变【biàn】化)、第3(天气的判断容易【yì】出现因人而异的偏差)等问题【tí】，从气象台【tái】观测到的全天【tiān】太阳辐【fú】照量数据实【shí】时地(每1分钟)输【shū】入中间供电系统，由此能跟踪时刻变化的天气，与此同时，不存在【zài】操作者【zhě】的【de】判【pàn】断差【chà】异，高压、低压联网【wǎng】的光伏发【fā】电【diàn】功【gōng】率均能自【zì】动的【de】估算(图5)。
新【xīn】的【de】估【gū】算【suàn】处理中，例如，实【shí】际在天阴地区【qū】哪怕是【shì】一部分，太阳辐射强度计一【yī】旦阴天【tiān】天气【qì】，由该太阳辐射强度计观测的【de】全天太【tài】阳【yáng】辐照量就【jiù】要下降，根据这一太阳辐照强度计的【de】值，进行估算处理的全部光伏发电(高【gāo】压、低压【yā】联网)的功率，同样下降，故【gù】实【shí】际的功率与【yǔ】估【gū】算值产【chǎn】生偏差【chà】。如果全天【tiān】太【tài】阳辐照量的观测地点越少，这一偏差值则越容易【yì】增大。
鉴于【yú】这一原因，现在【zài】对【duì】此【cǐ】进行改进，将全天【tiān】太【tài】阳辐照量的观测地点进行了补充。当初，由【yóu】8个点【diǎn】的观测【cè】地点【diǎn】(图6，九【jiǔ】州【zhōu】各县及下【xià】关的气象台)开【kāi】始估算处理。迄至2015年4月末【mò】已【yǐ】追加到现在的16个观测地【dì】点，按照合计24个点的太阳辐照【zhào】强度计的值进行着功【gōng】率【lǜ】估算。2015年【nián】度【dù】中期已达【dá】到46个点(含气象台)的扩充数字。
此外【wài】，关于功率【lǜ】变换系【xì】数和自家消费率，累积【jī】实绩数据，据此设定每时【shí】间(每【měi】小时)的系数和消【xiāo】费率等，可对光伏【fú】发电功【gōng】率【lǜ】估算的精【jīng】度进【jìn】一步提高。
3.1功率预测存在的问题及预测方法的改善
一【yī】方面要确保当天及次日【rì】以后对【duì】供需【xū】计划提供适当的供【gòng】给能 力，一方面【miàn】为了【le】实现更高【gāo】的经济性，则必须对【duì】光伏【fú】发电的功【gōng】率进行【háng】正确的预测。
与上【shàng】面所述【shù】功率估算相同，功率【lǜ】的【de】预测迄今为止，采用按天气预报【bào】(晴，阴转晴等)的【de】原【yuán】来估算处理，进行当天及次日以后的功率预【yù】测。但如【rú】2.1节【jiē】所述那样，存在光伏【fú】发电【diàn】功率【lǜ】的【de】预测误差。
为此，从【cóng】2014年【nián】10月以来，根【gēn】据气象公司提供的全【quán】天太阳辐照量预测(表2)进行【háng】功率【lǜ】估算及由相同的逻辑(logic)进行【háng】功率预测。利【lì】用当日及次日以后的供【gòng】需计【jì】划，当日【rì】的【de】功率预测，由当日4时发布信息的全天太阳辐【fú】照【zhào】量预【yù】测【cè】算出;次日以【yǐ】后的【de】功率【lǜ】预测，由前日16时【shí】发布信息【xī】的【de】全天太阳辐照量【liàng】预测【cè】算出。
表2：全天太阳辐照量预测概要
3.2预测与实际值的误差
由当【dāng】日4时分配信息的全天太阳辐照量预【yù】测算出太【tài】阳光【guāng】伏【fú】发电的功率【lǜ】预测与根据在【zài】线(on-line)输入的全【quán】天太阳辐【fú】照量的功率【lǜ】估【gū】算实际【jì】值，从2014年10月到2015年3月的数据【jù】比【bǐ】较结果，从表3可【kě】看【kàn】到：产生的【de】误【wù】差月平均【jun1】*2约为200MW，日平【píng】均*3最大约为500MW。图7所示为天气预报【bào】那样【yàng】变【biàn】化过程【chéng】的1天和天气与预报情况不同的【de】1天，功率预测与【yǔ】实际值产生偏差为1000MW的事例。
表3：功率预测误差(MW)
*2 每1小时的功率预测值与功【gōng】率【lǜ】估【gū】算实【shí】际值的误差(绝对【duì】值)，按1个月的平【píng】均值
*3 每1小时的功率预测【cè】值与功率估算实际值的误差(绝【jué】对值)，按1日【rì】的【de】平均值
3.3功率预测精度的进一步提高
今后，在当时【shí】的天气条件下，对全天太阳辐【fú】照【zhào】量的预测值与【yǔ】实【shí】际值【zhí】误差容易变【biàn】大的【de】情【qíng】况，进行【háng】了分析【xī】和掌【zhǎng】握，能有【yǒu】效利用供需计划的同时，为提高当日【rì】数小时【shí】前【qián】全天太阳辐照量的预测精度，有效【xiào】的利用气象卫【wèi】星图像等，针对【duì】光伏发电功率预测精度的进一步提高【gāo】，必【bì】须重点进行研【yán】究。
参考文献：
1.渡边征洋 太【tài】阳光【guāng】发电出力推计の精【jīng】度【dù】向【xiàng】上 《电气评【píng】论》 2015.10 P71—P74
2.坂田知【zhī】昭【zhāo】，本田一则，驹见【jiàn】 慎太郎 全【quán】天日射量【liàng】から太阳光发电出力を推【tuī】定すゐ手法【fǎ】の一检讨 《电气评论》 2016.6 P70—P73
FR：索比光伏网 邓隐北 吴晓静
