前 言
在“雙碳”目標驅使下，我國風光新能源發(fā)電裝機容量持續(xù)提升。風光發(fā)電受氣象資源影響顯著，具有顯著的隨機性與波動性，大規(guī)模、高比例并網對電力系統(tǒng)安全經濟運行造成挑戰(zhàn)，提升預測精度可有效緩解風光發(fā)電不確定性的負面影響，對于促進風光并網消納、提升風光供電保障能力具有積極意義。另一方面，我國正穩(wěn)步推進電力市場化改革進程，風光場站作為市場主體，其發(fā)電功率預測準確性將直接關乎場站的市場收益與考核懲罰。因此，如何充分利用數值天氣預報信息，分析不同時空尺度下風光出力特性，利用先進模型與算法，準確預測風光發(fā)電功率，量化評估預測結果的不確定性，是電網調度、風光場站以及預測服務提供商持續(xù)關注的重點問題。
在上述背景下，山東大學電力系統(tǒng)經濟運行團隊以多時空尺度風光發(fā)電預測精度提升為目標，自2009年開始持續(xù)開展深入研究，針對超短期、短期等不同時間尺度，場站、集群、分布式等不同空間尺度，單值、概率、爬坡事件等不同預測形式，提出了系列預測方法，基本涵蓋了風光發(fā)電功率預測所涉及的熱點問題。與此同時，團隊自主研發(fā)了風光功率預測產品，實現(xiàn)了科研成果的產業(yè)轉化與推廣應用，積累了充足的工程經驗。本書是對團隊10余年研究成果的系統(tǒng)性總結，具有一定參考價值，既可以作為相關科研人員與工程人員的參考書目，也可以作為研究生的教材使用。
本書結構按照由淺入深，逐步開展的原則設計。書的第一章介紹了國內外風光發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀，進一步引出了國內外風光發(fā)電功率預測方法以及系統(tǒng)的發(fā)展歷程，在此基礎上總結了風光新能源發(fā)電對于電力系統(tǒng)以及電力市場的重要性；第二章介紹了風光新能源發(fā)電預測的相關理論基礎，包括面向風光發(fā)電預測的電力數值氣象預報技術、風光發(fā)電預測分類方法、風光發(fā)電預測基礎模型以及風光發(fā)電預測評價體系；第三章從風力發(fā)電特性分析出發(fā)，分別針對超短期、短期時間尺度以及集群空間尺度的特點介紹了相應的風電功率單值預測模型，通過算例對比研究證實了所提模型的有效性與精準性；第四章從光伏發(fā)電特性分析出發(fā)，分別針對超短期、短期時間尺度以及分布式空間尺度的特點介紹了相應的光伏功率單值預測模型，并利用實際場站數據進行模型性能驗證研究；第五章在單值預測的基礎上進一步深入探討風光發(fā)電功率概率預測，介紹了參數化概率模型（稀疏貝葉斯學習）和非參數化概率模型（分位數回歸、D-S證據理論、核密度估計）并進行算例分析驗證；第六章重點探討了多模型組合預測在風光功率單值和概率預測中的應用，以克服單一預測模型環(huán)境適應能力較弱的缺陷，提升預測精準度和魯棒性；第七章介紹了風光發(fā)電爬坡事件的定義，針對爬坡事件的小樣本問題，提出了非精確概率區(qū)間預測方法。
本書是團隊研究成果的總結，在此感謝直接參與此項研究的于一瀟博士、李夢林博士、王傳琦博士，以及所有參與到此項研究工作中的碩士研究生。此外，還要衷心感謝在研究過程中給予指導的韓學山教授、參與討論的課題組其他老師，以及長期保持密切合作與溝通的中國電科院新能源所的各位專家。本書涉及研究內容獲得了國家重點研發(fā)計劃項目“促進可再生能源消納的風電/光伏發(fā)電功率預測技術及應用”（2018YFB0904202）、國家重點研發(fā)計劃項目“大規(guī)模風電/光伏多時間尺度供電能力預測技術”（2022YFB2403003）、國家重點研發(fā)計劃政府間國際科技創(chuàng)新合作項目“基于多元柔性挖掘的主動配電網協(xié)同運行關鍵技術與仿真平臺研究”（2019YFE0118400）、國家自然科學基金聯(lián)合基金項目“基于靈活性挖掘的區(qū)域能源互聯(lián)網協(xié)同運行關鍵技術與仿真平臺研究”（U2166208）的資助，也一并表示感謝。
本書內容體現(xiàn)的研究成果是階段性的，由于作者水平有限，難免存在缺陷與不足，懇請讀者給予批評和指正。