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】急速的进展中【zhōng】。例如【rú】，在日本的九州区光伏【fú】发电【diàn】的【de】设备容量，正以【yǐ】每月【yuè】约15万kW的速度【dù】增长。2014年度仅【jǐn】一年的时间就有约200万kW的容量【liàng】开始投运，2015年【nián】3月末已【yǐ】达到了469万【wàn】kW(表1，图1)。
伴随着【zhe】光伏发电【diàn】如此急速的【de】发展，在电力供需的操作中，如何从稳定供电及经济性两方【fāng】面正确地掌握光伏发电【diàn】的功【gōng】率，已成为至关【guān】重要的【de】研究【jiū】课题【tí】。
有关超高压联网的光伏【fú】发电【diàn】的【de】功率，是将遥测仪(telemeter)装在【zài】直【zhí】接【jiē】中间供电的系统上，能【néng】够实【shí】时的掌握实际的功率。另一【yī】方面，对于高压、低压联网的光【guāng】伏发电的功率，因未设遥测仪，原来是【shì】基【jī】于设【shè】备容量和天【tiān】气【qì】(晴【qíng】天、阴天等)，利用excelbase的计算【suàn】程序估算出【chū】功率(以下【xià】，称原来的【de】估算处【chù】理)。
但是在原来的估算处理【lǐ】中【zhōng】，因操作【zuò】者进行天气的判【pàn】断易【yì】出现个人的差异【yì】，而且对于【yú】功率的估算，按操作者的负【fù】担每30分钟仅更新1次左右【yòu】，不能【néng】追【zhuī】踪时时刻刻变化的天【tiān】气等，力图【tú】提高光伏【fú】发电【diàn】功【gōng】率的估算精度【dù】则变成了难题和瓶颈(neck)。
为了【le】解【jiě】决处理好这【zhè】一现状【zhuàng】，2014年4月(开【kāi】始)将全天【tiān】太阳【yáng】辐照量*1数据【jù】实时地(每1分【fèn】钟)输入【rù】到中部供电系【xì】统，由【yóu】此，对光伏发电的【de】功率引【yǐn】入了【le】自动的估算处理【lǐ】，下面，对功率估算精度的程序予以介绍。
*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【zhōng】间【jiān】供电系统上，由遥测仪【yí】输入功率【lǜ】数据的超高压联网光伏发【fā】电的功【gōng】率，与由估【gū】算处理算【suàn】出的【de】值【zhí】进行比较时，由估算【suàn】处理算出的值比实际的功【gōng】率低(图4)。
(2)功率估算的革新，天气【qì】输入至程序中【zhōng】及【jí】功率【lǜ】估算值输入至中部供电系统【tǒng】(图5)等，由于【yú】向系【xì】统的人工输入次数增加，考虑操作者的负担而【ér】每30分钟进行一【yī】次，故不能跟【gēn】踪时【shí】刻都【dōu】在【zài】变【biàn】化的天气变化。
(3)对【duì】天气的判断(阴天【tiān】的情【qíng】况)，由于操作者的感【gǎn】觉程度不一【yī】，容易出现因人而异【yì】。
2.2引入新的估算处理
为了处理2.1节中【zhōng】的第一【yī】个问题(遥测仪值与估算值的【de】偏【piān】差)，本公司的综【zōng】合研究【jiū】所【suǒ】正进行【háng】研究的全天太阳辐照量与光伏【fú】发电功率的【de】关系，由此导出功【gōng】率转换系数【shù】，利用该系数进行【háng】了【le】功率估算【suàn】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【zhōu】各地的太阳辐照强度计观测的【de】全【quán】天【tiān】太阳辐照量，与【yǔ】光伏发电功率的相互关系【xì】如图【tú】2所示。从这一相关的图【tú】形可说【shuō】明以下几点：
① 全天太【tài】阳辐照量与光【guāng】伏发电功率大致上【shàng】是呈比例关系，能用1次【cì】方程式近似表示(该式【shì】的常数相当于功【gōng】率变【biàn】换系数【shù】)。
② 由【yóu】1次【cì】式近似的各月的直线斜度是不【bú】同的，这就意味着【zhe】每个月的变【biàn】换系数不同。
③ 全天太【tài】阳辐照量【liàng】即使相【xiàng】同，气温高的7月，光【guāng】伏发电【diàn】的功率有【yǒu】变小的倾向。
表1：设备容量的情况(2015年3月末)
基于全天太阳辐照【zhào】量的光伏发电功率估算值，能【néng】由【yóu】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
估算值(住【zhù】宅【zhái】用等)= a×全天【tiān】太阳辐照量【liàng】×设备容量-自家消费率×设【shè】备容量【liàng】(a：功【gōng】率变【biàn】换系数)
功率变【biàn】换系数，实际上每个【gè】发电所都存在，但要获得【dé】全部发电所的【de】信息是有困【kùn】难的。因此对全天太阳【yáng】辐照量【liàng】与【yǔ】太阳光伏发电【diàn】功率【lǜ】进【jìn】行实测7个地点的【de】系【xì】数【shù】采用平均值，而且考虑到功率变换系数按【àn】太阳光【guāng】的入【rù】射角及周【zhōu】围温度等而有所不同【tóng】，故【gù】每个【gè】月都设定了系【xì】数(图3)。
设置于住【zhù】宅用等光伏发【fā】电的自家消费率，根据过【guò】去5年【nián】的实际数据，每月均进行【háng】了设【shè】定【dìng】。
通过将功率【lǜ】输入中间供电系【xì】统的超高压联网光伏发电，实【shí】际功率与新的估【gū】算处【chù】理结果进行了比较，晴天时与【yǔ】阴天时【shí】一起，均得到【dào】大【dà】概【gài】一【yī】致的结【jié】果，故能确认这次【cì】估算处理的有效性(图4)。
2.3实时的全天太阳辐照量数据的输入
为了【le】相应处理2.1节的第2(不能追【zhuī】踪天气的【de】变化【huà】)、第3(天气【qì】的【de】判断容易出现因人而异的偏差)等问题【tí】，从【cóng】气象台观测到的全天【tiān】太【tài】阳辐照量数【shù】据【jù】实时地【dì】(每1分钟)输入中间供电系统，由此能【néng】跟【gēn】踪时刻变【biàn】化的天【tiān】气，与此【cǐ】同时，不【bú】存在【zài】操作者的判断差异，高压【yā】、低压联网【wǎng】的【de】光伏【fú】发电功率均能自动的估算【suàn】(图5)。
新的估算处理中，例【lì】如，实际在天阴地区哪怕是一【yī】部分，太阳【yáng】辐射强度计一【yī】旦阴【yīn】天天气，由该太阳辐射强度【dù】计观测的【de】全【quán】天太阳【yáng】辐照量【liàng】就要下降，根据这【zhè】一太阳辐照强【qiáng】度计【jì】的值，进行【háng】估算【suàn】处理的全部光伏发电(高压、低压【yā】联【lián】网)的功率，同样【yàng】下降，故实际的功率与【yǔ】估算【suàn】值产【chǎn】生偏差。如果全天【tiān】太阳辐【fú】照量的【de】观测地【dì】点越少，这一偏差值则越容易增大【dà】。
鉴于【yú】这一原因，现在对此进行改进，将全天太【tài】阳【yáng】辐照量【liàng】的观测地点【diǎn】进行【háng】了补充【chōng】。当初，由8个点的观测地点(图6，九州各【gè】县及下关的气象台【tái】)开始估算处理。迄至2015年4月末已追加到现在的16个【gè】观【guān】测地点，按照合计24个【gè】点【diǎn】的【de】太阳辐【fú】照强度计的值进【jìn】行着【zhe】功【gōng】率估算【suàn】。2015年度中期已达到46个点【diǎn】(含气象台)的【de】扩充【chōng】数字。
此【cǐ】外，关于功率变换系数和自家消费【fèi】率，累积实绩【jì】数据，据此【cǐ】设定每【měi】时间(每小时)的【de】系【xì】数和消【xiāo】费率等，可【kě】对光伏发【fā】电功率估算的精度【dù】进一步提高【gāo】。
3.1功率预测存在的问题及预测方法的改善
一【yī】方面【miàn】要确保当天【tiān】及次日以【yǐ】后对供需计划【huá】提供适当的供给能 力【lì】，一方面为了实【shí】现更高的经济性，则必【bì】须【xū】对光伏发电的功率【lǜ】进行【háng】正【zhèng】确的预测。
与【yǔ】上面所述功率估算【suàn】相【xiàng】同，功率的预测迄今为止，采【cǎi】用按【àn】天气【qì】预报(晴，阴转晴等)的原来估【gū】算处理【lǐ】，进行当天及次【cì】日以后的功率预【yù】测。但如2.1节所述【shù】那样，存【cún】在光伏发电功率的预测误差【chà】。
为此【cǐ】，从2014年【nián】10月以来，根据气象公司提供【gòng】的全天太阳【yáng】辐照【zhào】量【liàng】预测(表2)进行功率估算及由【yóu】相同的逻辑(logic)进行功率预【yù】测。利用当日及【jí】次日以后【hòu】的供需计划，当日的【de】功率预测，由当【dāng】日4时发布信息的【de】全天太阳辐照量预测算【suàn】出【chū】;次日以后的功率【lǜ】预【yù】测，由前日16时发布信息的全【quán】天【tiān】太阳【yáng】辐照量预测【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
由当日4时分【fèn】配信息的全天太阳辐【fú】照【zhào】量预测算出太阳光伏发【fā】电【diàn】的功率【lǜ】预【yù】测与【yǔ】根【gēn】据在线(on-line)输入【rù】的全【quán】天太【tài】阳辐照量的功【gōng】率估算【suàn】实际值，从2014年10月到2015年3月的【de】数据比较结果【guǒ】，从表3可看到：产生的误差月平均*2约为200MW，日平【píng】均【jun1】*3最大约为500MW。图7所【suǒ】示为天气预报那样变化过程的1天和天气与预报【bào】情况不同【tóng】的【de】1天，功率预测与实际值产生偏【piān】差【chà】为1000MW的【de】事例。
表3：功率预测误差(MW)
*2 每1小时的功率预测值与功率【lǜ】估算【suàn】实际【jì】值的误差(绝【jué】对值【zhí】)，按1个月的【de】平均值
*3 每1小【xiǎo】时的功率预测值【zhí】与功【gōng】率估算实际【jì】值【zhí】的【de】误差(绝对值)，按1日的【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【de】天气【qì】条【tiáo】件下【xià】，对全【quán】天太【tài】阳辐照量的预测值与实际值误差容易变大的【de】情况，进行了分析和掌握，能有效利用供需计【jì】划的同时，为提高当日数小时前全天【tiān】太【tài】阳辐【fú】照量的预【yù】测精度，有【yǒu】效的利【lì】用气【qì】象卫【wèi】星图像等，针对【duì】光伏发【fā】电功【gōng】率预测【cè】精度的进一步提高，必【bì】须重点进行研究。
参考文献：
1.渡边征洋 太阳光发电出力【lì】推计の精度向上【shàng】 《电气评【píng】论【lùn】》 2015.10 P71—P74
2.坂田知【zhī】昭，本田一则【zé】，驹见 慎太郎【láng】 全天日射【shè】量から太阳光发电出力を推定すゐ手法の一检讨【tǎo】 《电气评【píng】论》 2016.6 P70—P73
FR：索比光伏网 邓隐北 吴晓静
