1、前言
自2012年7月施行固定价格收购制度以来，光伏发电的引入处于【yú】急速的进展中。例【lì】如，在日本的【de】九州【zhōu】区光伏【fú】发电的【de】设备容量，正以每月约15万kW的【de】速度增长。2014年度仅一年的时间就有约200万kW的容量开始【shǐ】投运【yùn】，2015年3月末已达到了469万kW(表1，图1)。
伴随着光伏发电如【rú】此急速的发展，在电【diàn】力供【gòng】需的【de】操作【zuò】中，如何从稳定【dìng】供电及经济性两方面【miàn】正【zhèng】确地掌握光【guāng】伏发电的功率，已成为至关【guān】重要的【de】研究课题。
有关【guān】超高【gāo】压【yā】联网的光伏发电的功率【lǜ】，是【shì】将遥【yáo】测仪(telemeter)装在直接【jiē】中间供电的系统上，能够【gòu】实时的掌握实际的功率。另一【yī】方面【miàn】，对于高压、低压联网的光伏【fú】发电的功率【lǜ】，因【yīn】未设遥测仪，原来是基于【yú】设【shè】备容量和天气(晴天、阴天等【děng】)，利用excelbase的计【jì】算程【chéng】序估算出功率(以下，称原来的估算处理)。
但【dàn】是在【zài】原来的估算处理【lǐ】中，因操【cāo】作者进【jìn】行【háng】天气的判【pàn】断易【yì】出【chū】现个人的差异，而【ér】且对于功率的估算，按操作者【zhě】的负担每30分钟仅更新1次左右，不能追踪时时刻刻变化的天气等【děng】，力图提高光【guāng】伏发电功率的估算精【jīng】度则变成了【le】难题【tí】和瓶颈【jǐng】(neck)。
为了解决处【chù】理好这一现状，2014年4月(开始)将全天太阳辐照【zhào】量*1数据实时地(每1分【fèn】钟)输入到中部供【gòng】电系统【tǒng】，由此【cǐ】，对光伏发电【diàn】的功率引入【rù】了自动的估算处【chù】理，下面【miàn】，对功率【lǜ】估【gū】算精度【dù】的程序予以介绍。
*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)中间供电系【xì】统上【shàng】，由遥测仪【yí】输入【rù】功率数据的超高【gāo】压联网光伏发电的功率，与【yǔ】由估【gū】算处理算出【chū】的值进行比较时，由估算处理【lǐ】算出的值比【bǐ】实【shí】际的功【gōng】率低(图4)。
(2)功率估算的革新，天气输入至【zhì】程序中及功率估算值输【shū】入【rù】至中【zhōng】部【bù】供电系统(图5)等，由于向系统【tǒng】的人工输入次【cì】数增加，考虑操作者的【de】负担而每【měi】30分钟进行一次【cì】，故不能【néng】跟踪【zōng】时刻【kè】都在【zài】变化的天气变化。
(3)对天气的判断【duàn】(阴天【tiān】的【de】情【qíng】况)，由于操作者的感觉程【chéng】度不一，容易出现因【yīn】人而异。
2.2引入新的估算处理
为了【le】处理2.1节中的【de】第一个问题【tí】(遥测仪值与估算值的偏差【chà】)，本公司的综合【hé】研【yán】究所正【zhèng】进行研【yán】究的全天太阳辐照量与光【guāng】伏发电功率的关系，由此导出【chū】功率转换【huàn】系数，利用该系【xì】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
由设置在九州各【gè】地的太阳辐照强度计观测的全天太【tài】阳【yáng】辐照【zhào】量，与光伏发电功率的相【xiàng】互关【guān】系如【rú】图2所示。从这一相【xiàng】关【guān】的【de】图形可说明以下几点：
① 全天太阳辐照量与光【guāng】伏发电功率大致上【shàng】是呈比例关系【xì】，能用1次方程【chéng】式近【jìn】似表【biǎo】示(该式的常数【shù】相当于功率变【biàn】换【huàn】系数【shù】)。
② 由【yóu】1次【cì】式近似的各月的直线斜度是不【bú】同的，这就【jiù】意味着每个月【yuè】的变换【huàn】系数不同。
③ 全天太阳辐【fú】照量即使相同，气温高的【de】7月，光伏发电的功率有【yǒu】变【biàn】小的倾向。
表1：设备容量的情况(2015年3月末)
基于全天太【tài】阳辐照量【liàng】的【de】光伏【fú】发电功率估算值，能【néng】由下面的1次式表示。
估算值(事业用)= a×全天太阳辐照量×设备容量
估算值(住【zhù】宅用【yòng】等【děng】)= a×全天太阳辐照量×设备容量-自家消【xiāo】费率×设备容量【liàng】(a：功【gōng】率变换系数)
功率【lǜ】变换系数，实际【jì】上每个发电所【suǒ】都存在，但要获【huò】得【dé】全部发【fā】电所【suǒ】的【de】信息是有困难的。因此对全【quán】天太阳辐照量与太阳光伏【fú】发【fā】电功率【lǜ】进行实测7个地点【diǎn】的系数采【cǎi】用平均值，而且考虑到功率【lǜ】变换系数按太阳光的入射角【jiǎo】及周【zhōu】围温度等而有【yǒu】所不同，故每个【gè】月都【dōu】设定了系数(图3)。
设置于住宅【zhái】用【yòng】等光伏【fú】发电的【de】自家【jiā】消费率，根据过去5年【nián】的实际数据，每月均进行【háng】了设【shè】定。
通【tōng】过将功率输入中间【jiān】供电系统【tǒng】的超高压联网光【guāng】伏发【fā】电，实际【jì】功率与新的估【gū】算处【chù】理结果进行了比【bǐ】较，晴天时与阴天时一起，均得到【dào】大概【gài】一致的结果，故能【néng】确认这【zhè】次估算处理的有【yǒu】效性(图4)。
2.3实时的全天太阳辐照量数据的输入
为【wéi】了【le】相应处理2.1节的第2(不能【néng】追踪天气的变化)、第【dì】3(天【tiān】气的判断容易出现因【yīn】人而【ér】异的偏【piān】差)等问题，从气象台观测到的全天太阳【yáng】辐照量数据实时地(每【měi】1分【fèn】钟)输入中间供电系统，由此能【néng】跟踪时刻变化的天气，与此【cǐ】同时，不存在操作【zuò】者的【de】判断差异，高压、低压【yā】联【lián】网的光【guāng】伏发电【diàn】功【gōng】率均能自动的估【gū】算(图5)。
新的估算处理中，例如，实【shí】际在天阴地区哪【nǎ】怕是一部【bù】分，太阳辐射强度【dù】计一旦阴天天气，由该太阳辐射【shè】强度计观测的全天太阳辐照量【liàng】就要【yào】下降【jiàng】，根据这【zhè】一太阳辐照强度计的值，进行估【gū】算处【chù】理【lǐ】的【de】全部光伏发电【diàn】(高压、低压联网【wǎng】)的【de】功率，同样下降，故实际的功率与估算值产【chǎn】生偏差。如【rú】果全【quán】天太阳辐照量的观测地点越【yuè】少，这一偏差【chà】值则越容【róng】易增大【dà】。
鉴于【yú】这一原因，现【xiàn】在对此【cǐ】进行改进，将全【quán】天太阳辐照量的观【guān】测地点进行了补充。当【dāng】初，由8个点的观【guān】测【cè】地点(图6，九州各县及下关的气象【xiàng】台)开始估算处理。迄至2015年【nián】4月末已【yǐ】追加到现在的16个【gè】观测地点，按【àn】照【zhào】合【hé】计【jì】24个点的【de】太阳辐照强【qiáng】度计的值进行【háng】着功率估【gū】算。2015年【nián】度中期已达到46个点(含气象台【tái】)的扩充数字。
此外【wài】，关于功率变换系数和自家消费率，累【lèi】积实【shí】绩数【shù】据，据此设【shè】定每时间【jiān】(每小时)的系数和【hé】消费率【lǜ】等，可对光伏发电【diàn】功率【lǜ】估算的精度进一步提【tí】高。
3.1功率预测存在的问题及预测方法的改善
一方面要确保当【dāng】天及次【cì】日以后对供【gòng】需计划【huá】提供适当的供给能 力，一【yī】方【fāng】面为了实现更【gèng】高的经济性，则必须对【duì】光伏【fú】发电的功率进行正确【què】的预测【cè】。
与上【shàng】面所述功【gōng】率估算相同，功率的预测迄今为止，采用按天【tiān】气预报【bào】(晴，阴转晴等【děng】)的【de】原来【lái】估算处理，进【jìn】行当天【tiān】及次日以后的功【gōng】率预测。但如【rú】2.1节所述那样，存在【zài】光伏【fú】发【fā】电功率的预测误【wù】差。
为【wéi】此，从2014年10月以来【lái】，根据气象公司【sī】提【tí】供的全天【tiān】太阳辐照量预测(表2)进行功率估【gū】算及由相同的逻【luó】辑【jí】(logic)进行功率预测【cè】。利用当【dāng】日及次日以后的供需计【jì】划，当日的功率【lǜ】预【yù】测，由当日【rì】4时发布【bù】信息的全天太阳辐照量【liàng】预测算出;次日以后的功率预测，由前日16时发布信息【xī】的全【quán】天太阳【yáng】辐照量【liàng】预测算【suàn】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
由当日4时【shí】分配信【xìn】息的全天太阳辐照【zhào】量预【yù】测算出太【tài】阳【yáng】光伏发电的【de】功率预测与根据在线(on-line)输入【rù】的全天太阳辐照量【liàng】的功率估算实际值，从2014年10月到2015年3月【yuè】的数据比【bǐ】较结果，从表3可【kě】看到：产生的【de】误差月【yuè】平均*2约为【wéi】200MW，日平均*3最大约为500MW。图7所【suǒ】示【shì】为天气预报那样变化过程的1天和天气与预报情况【kuàng】不【bú】同的1天【tiān】，功率预测与实【shí】际值产生偏差为1000MW的事例【lì】。
表3：功率预测误差(MW)
*2 每1小时的功率预测值与功率估算实【shí】际值的误【wù】差【chà】(绝对值)，按【àn】1个【gè】月的平均值
*3 每1小时的功率【lǜ】预测【cè】值与功率估算【suàn】实际值的误差(绝【jué】对值)，按1日的平均值【zhí】
3.3功率预测精度的进一步提高
今后，在当时的天气条件下，对全天太阳辐照量的【de】预测值与【yǔ】实际值【zhí】误差容【róng】易【yì】变【biàn】大的情【qíng】况，进【jìn】行了分析和掌握，能【néng】有效利用供需计划的【de】同时，为提高当【dāng】日【rì】数小时前全【quán】天太阳辐【fú】照量的预测【cè】精度，有效的利用气象卫星图像等【děng】，针对光伏发电【diàn】功率预测精度的【de】进一【yī】步提高，必须重点进行研究。
参考文献：
1.渡【dù】边征洋【yáng】 太阳光发电出力推计の精度向上【shàng】 《电气【qì】评【píng】论》 2015.10 P71—P74
2.坂田知昭，本田【tián】一则，驹见【jiàn】 慎太【tài】郎 全天日射量【liàng】から太【tài】阳光【guāng】发电出力【lì】を推定すゐ手【shǒu】法の一【yī】检讨 《电气评论》 2016.6 P70—P73
FR：索比光伏网 邓隐北 吴晓静
