根據(jù)國家能源局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，截至8月底，全國發(fā)電裝機容量約24.7億千瓦，同比增長8.0%。其中風電裝機容量約3.4億千瓦，同比增長16.6%；太陽能發(fā)電裝機容量約3.5億千瓦，同比增長27.2%。隨著以風力發(fā)電、光伏發(fā)電為代表的新能源電站裝機容量的不斷提升，新能源發(fā)電占電力系統(tǒng)發(fā)電總量也逐年上升，但是新能源發(fā)電存在“先天缺陷”，容易受到風速、風向、日照、氣溫、氣壓等環(huán)境因素的影響，其隨機性、波動性比較大，發(fā)電量較難預測，新能源電力的大規(guī)模集中并網(wǎng)也會對電網(wǎng)穩(wěn)定運行產(chǎn)生較大沖擊。

要實現(xiàn)發(fā)電端和用電端的實時平衡，電網(wǎng)需要根據(jù)下游用電需求提前做出發(fā)電規(guī)劃，并根據(jù)實時的電力平衡情況，做出實時的電力調節(jié)和控制，因此在發(fā)電端提出功率預測、并網(wǎng)控制等需求。

以風電功率預測為例，風電功率預測是指以風電場的歷史功率、歷史風速、地形地貌、數(shù)值天氣預報、風電機組運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立風電場輸出功率的預測模型，將實時氣象、實時功率或數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)輸入模型，結合風電機組的設備狀態(tài)和運行情況，得到風電場未來的輸出功率。

新能源電站功率預測系統(tǒng)包括氣象采集子系統(tǒng)、風電場監(jiān)控子系統(tǒng)和功率預測計算子系統(tǒng)等，專業(yè)電力氣象預測平臺下發(fā)高精度數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)，經(jīng)過安全反向隔離裝置發(fā)送至功率預測服務器，同時電站氣象子系統(tǒng)及監(jiān)控子系統(tǒng)將電站運行數(shù)據(jù)信息發(fā)送至預測服務器，服務器內(nèi)軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析處理，生成短期、超短期功率預測，并將結果實時上傳調度機構。

圖片源于網(wǎng)絡

氣象采集系統(tǒng)

氣象數(shù)據(jù)是功率預測系統(tǒng)的關鍵數(shù)據(jù)之一，通過電站測風塔上安裝的多個風速風向傳感器、溫濕度傳感器、氣壓傳感器等設備實時采集電站風速、風向、溫濕度、氣壓等氣象數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)采集通信設備傳輸至功率預測系統(tǒng)。

風電場監(jiān)控系統(tǒng)

風機實時運行狀態(tài)、實時輸出功率等數(shù)據(jù)也是功率預測系統(tǒng)的關鍵數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)關或數(shù)據(jù)采集器對風機控制器和逆變器等設備進行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸給功率預測服務器。

在功率預測系統(tǒng)中，多個環(huán)節(jié)都涉及到數(shù)據(jù)采集、存儲和處理，其中所使用的數(shù)據(jù)采集器、無線網(wǎng)關、通信傳輸設備等硬件要求多種參數(shù)實時采集、數(shù)據(jù)處理與分析，同時本地化存儲數(shù)據(jù)，以及將系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)分發(fā)到多個中心平臺。啟揚根據(jù)要求提出基于NXP i.MX6UL、i.MX6、i.MX8M系列處理器的硬件產(chǎn)品，應用于新能源電站功率預測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸設備。

以啟揚i.MX8M mini的應用為例，基于NXP i.MX8M mini 四核Cortex-A53處理器的核心硬件，1.8GHz主頻的高性能內(nèi)核用于加速計算流程；核心板配置大容量內(nèi)存，能夠同時處理大量數(shù)據(jù)，并且能夠長期存儲系統(tǒng)運行期間所采集的各類數(shù)據(jù)；支持在邊緣側進行數(shù)據(jù)的一次處理，使得數(shù)據(jù)傳輸更加輕量化。

i. MX8M mini支持千兆以太網(wǎng)口，可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸；mini-PCIe接口連接4G模塊，豐富串口支持擴展Wi-Fi模塊，LoRa模塊及其他無線通訊模塊，支持多網(wǎng)同時在線，互為備份，避免數(shù)據(jù)丟失；擁有豐富的接口資源，方便外部設備接入。新能源電站內(nèi)部的溫濕度傳感器、風速傳感器、氣壓傳感器通過串口、工業(yè)以太網(wǎng)口、無線通信模塊接口進行連接，采集氣象實時數(shù)據(jù)，并通過無線網(wǎng)絡進行上傳。

工業(yè)級元器件，滿足工業(yè)復雜環(huán)境的應用，Linux操作系統(tǒng)，開放源碼和技術支持方便二次開發(fā)。

功率預測系統(tǒng)幫助風電場、光伏電站制定生產(chǎn)計劃，合理安排運行方式，依據(jù)預測結果進行電力交易或備用容量采購，提高電網(wǎng)消納風電/光伏電力的能力，有效地避免發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)運營商的經(jīng)營風險和經(jīng)濟損失。