启扬方案：新能源电站功率预测系统数据采集设备解决方案

 

根据国家能源局发布数据显示，截至8月底，全国发电装机容量约24.7亿千瓦，同比增长8.0%。其中风电装机容量约3.4亿千瓦，同比增长16.6%；太阳能发电装机容量约3.5亿千瓦，同比增长27.2%。随着以风力发电、光伏发电为代表的新能源电站装机容量的不断提升，新能源发电占电力系统发电总量也逐年上升，但是新能源发电存在“先天缺陷”，容易受到风速、风向、日照、气温、气压等环境因素的影响，其随机性、波动性比较大，发电量较难预测，新能源电力的大规模集中并网也会对电网稳定运行产生较大冲击。

 

要实现发电端和用电端的实时平衡，电网需要根据下游用电需求提前做出发电规划，并根据实时的电力平衡情况，做出实时的电力调节和控制，因此在发电端提出功率预测、并网控制等需求。

 

以风电功率预测为例，风电功率预测是指以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型，将实时气象、实时功率或数值天气预报数据输入模型，结合风电机组的设备状态和运行情况，得到风电场未来的输出功率。

 

新能源电站功率预测系统包括气象采集子系统、风电场监控子系统和功率预测计算子系统等，专业电力气象预测平台下发高精度数值天气预报数据，经过安全反向隔离装置发送至功率预测服务器，同时电站气象子系统及监控子系统将电站运行数据信息发送至预测服务器，服务器内软件系统对数据进行分析处理，生成短期、超短期功率预测，并将结果实时上传调度机构。

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气象采集系统

气象数据是功率预测系统的关键数据之一，通过电站测风塔上安装的多个风速风向传感器、温湿度传感器、气压传感器等设备实时采集电站风速、风向、温湿度、气压等气象数据，通过数据采集通信设备传输至功率预测系统。

风电场监控系统

风机实时运行状态、实时输出功率等数据也是功率预测系统的关键数据，通过无线网关或数据采集器对风机控制器和逆变器等设备进行数据采集，并将数据传输给功率预测服务器。

 

在功率预测系统中，多个环节都涉及到数据采集、存储和处理，其中所使用的数据采集器、无线网关、通信传输设备等硬件要求多种参数实时采集、数据处理与分析，同时本地化存储数据，以及将系统需要的数据分发到多个中心平台。启扬根据要求提出基于NXP i.MX6UL、i.MX6、i.MX8M系列处理器的硬件产品，应用于新能源电站功率预测系统数据采集和传输设备。

以启扬i.MX8M mini的应用为例，基于NXP i.MX8M mini 四核Cortex-A53处理器的核心硬件，1.8GHz主频的高性能内核用于加速计算流程；核心板配置大容量内存，能够同时处理大量数据，并且能够长期存储系统运行期间所采集的各类数据；支持在边缘侧进行数据的一次处理，使得数据传输更加轻量化。

 

i. MX8M mini支持千兆以太网口，可实现高速数据传输；mini-PCIe接口连接4G模块，丰富串口支持扩展Wi-Fi模块，LoRa模块及其他无线通讯模块，支持多网同时在线，互为备份，避免数据丢失；拥有丰富的接口资源，方便外部设备接入。新能源电站内部的温湿度传感器、风速传感器、气压传感器通过串口、工业以太网口、无线通信模块接口进行连接，采集气象实时数据，并通过无线网络进行上传。

工业级元器件，满足工业复杂环境的应用，Linux操作系统，开放源码和技术支持方便二次开发。

 

功率预测系统帮助风电场、光伏电站制定生产计划，合理安排运行方式，依据预测结果进行电力交易或备用容量采购，提高电网消纳风电/光伏电力的能力，有效地避免发电企业、电网运营商的经营风险和经济损失。