DB14/T 3491-2025 风能气象预报产品评价技术规范

　　山西省地方标准

　　DB 14/T 3491—2025

　　风能气象预报产品评价技术规范

　　2025 - 07 - 10发布

　　2025 - 10 - 10实施

　　山西省市场监督管理局 发布

　　前言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件由山西省气象局提出、组织实施和监督检查。

　　山西省市场监督管理局对标准的组织实施情况进行监督检查。

　　本文件由山西省气象标准化技术委员会(SXS/TC24)归口。

　　本文件起草单位：山西省气象台、山西省气象服务中心、太原市气象局。

　　本文件主要起草人：王扬、董春卿、李清华、李瑞萍、马严枝、邱贵强、赵海英、张宇杉、李文娟、高珍、李妍。

　　1 范围

　　本文件规定了风能气象预报产品评价的术语和定义、评价人员、评价要求、评价方法、评价标准、评价流程。

　　本文件适用于风电场超短期和短期轮毂高度风速和风电功率两类风能气象预报产品准确性的评价。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 31724—2015 风能资源术语

　　GB/T 37523—2019 风电场气象观测资料审核、插补与订正技术规范

　　GB/T 40607—2021 调度侧风电或光伏功率预测系统技术要求

　　QX/T 243—2024 风电场风速短期和超短期预报准确性评判方法

　　NB/T 10205—2019 风电功率预测技术规定

　　NB/T 31046—2022 风电功率预测系统功能规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　风能 3.1

　　空气运动的动能。

　　[来源：GB/T 31724—2015,术语和定义2.33]

　　轮毂高度风速 3.2

　　风电机组风轮扫掠面中心离地高度处的风速。

　　[来源：GB/T 31724—2015,术语和定义2.33]

　　风能气象预报产品 3.3

　　针对风能开发利用需求设计的气象服务产品，主要包括轮毂高度风速预报和风电功率预报两类产品。

　　3.4

　　短期风速预报

　　次日00时(北京时)起至未来72小时内风电场轮毂高度逐15分钟风速预报。

　　[来源：QX/T 243—2024,术语和定义3.1]

　　3.5

　　日前风速预报

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　　2

　　次日00时(北京时)起至未来24小时内风电场轮毂高度逐15分钟风速预报。

　　注： 属于短期风速预报。

　　[来源：QX/T 243—2024,术语和定义3.2]

　　3.6

　　超短期风速预报

　　当前时刻起至未来4小时风电场轮毂高度逐15分钟风速预报。

　　[来源：QX/T 243—2024,术语和定义3.3]

　　3.7

　　短期风电功率预报

　　次日00时(北京时)起至未来72小时内风电场逐15分钟的有功功率预报。

　　3.8

　　日前风电功率预报

　　次日00时(北京时)起至未来24小时内风电场逐15分钟的有功功率预报。

　　注： 属于短期风电功率预报。

　　3.9

　　超短期风电功率预报

　　当前时刻起至未来4小时风电场逐15分钟的有功功率预报。

　　3.10

　　准确率

　　反映一段时间内连续的风速和风电功率预报值与实测数据值之间接近程度的指标。

　　3.11

　　合格率

　　反映一段时间内连续的风速和风电功率预报值总体效果的指标。

　　4 评价人员

　　应具备一定的气象学和电力专业知识。 4.1

　　应具备熟练的气象及风电数据的采集、质控及清洗技术。 4.2

　　应掌握气象及风电数据的检验和评估的相关业务规范、技术规定等。 4.3

　　应具备一定的计算机编程和专业检验工具应用能力。 4.4

　　5 评价要求

　　内容及预报时间序列 5.1

　　5.1.1 短期风速预报和短期风电功率预报准确性评价应分为三个预报时段:0～24小时(日前)、24～48小时、48～72小时。短期风速预报和短期风电功率预报准确性评价时间序列选取应符合表1的规定。

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　　表1 准确率评价时间序列选取

　　预报时段

　　起止时间

　　预报点位置

　　0～24 小时(日前)

　　第一个00：00至23：45

　　1～96

　　24～48 小时

　　第二个00：00至23：45

　　97～192

　　48～72 小时

　　第三个00：00至23：45

　　193～288

　　5.1.2 超短期风速预报准确性应对逐15分钟滚动的未来4小时16个预报值中的第16个预报值进行评价。超短期风速预报准确性评价时间序列选取应符合QX/T 243-2024中附录A的规定。

　　5.1.3 超短期风电功率预报准确性应对逐15分钟滚动的未来4小时16个预报值中的第16个预报值进行评价。超短期风电功率预报准确性评价时间序列选取与超短期风速时间序列选取一致。

　　数据 5.2

　　5.2.1 时间分辨率

　　用于风能预报产品评价的预报和实况数据的时间分辨率均为15分钟。

　　5.2.2 实况数据

　　5.2.2.1 实况数据包括风电场气象观测数据、风电场测风塔数据、风电机组轮毂高度数据、风电场实际风电功率数据和风电场开机容量数据。

　　5.2.2.2 风电机组轮毂高度风速宜选用整场、分片区或具有代表性的风电机组数据。

　　5.2.2.3 风电场风速实测数据质量控制应满足GB/T 37523-2019第5章的要求。

　　5.2.2.4 风电场风电功率实况数据质量控制应满足GB/T 40607—2021第4章和NB/T 31046-2022第5章的要求。

　　5.2.3 预报数据

　　5.2.3.1 风电场风速预报数据质量控制应满足QX/T 243-2024第4章的要求。

　　5.2.3.2 风电功率预报的基本单位为单个风电场。风电场风电功率预报数据质量控制应满足NB/T 10205—2019第5章的要求。

　　5.2.3.3 预报数据样本选取应与实况数据样本的时空相匹配。

　　5.2.4 评价数据样本的有效性

　　日有效样本数不少于70个,月有效样本天数应不少于25天,年有效样本月数应不少于10个月。

　　6 评价方法

　　评价指标 6.1

　　6.1.1 风电场轮毂高度风速预报产品评价指标包括准确率、合格率、误差、相关系数,按照附录A计算。

　　6.1.2 风电功率预报产品评价指标包括准确率、合格率、误差、相关系数、95%分位数偏差率、可靠度、水平带宽和分位数损失,按照附录B计算。

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　　4

　　计算方法 6.2

　　风能气象预报产品各类评价指标的计算方法见表2。

　　表2 风能气象预报产品各类评价指标计算方法

　　评价指标

　　计算方法

　　预报产品

　　计算公式

　　准确率

　　应以日为基准，月、季、年等时间尺度的评价为该时段内日预报准确率(以下简称日准确率)的算术平均。

　　轮毂高度风速

　　日准确率计算见A.1

　　风电功率

　　日准确率计算见B.1

　　合格率

　　应以日为基准，月、季、年等时间尺度的评价为该时段内日预报合格率(以下简称日合格率)的算术平均。

　　轮毂高度风速

　　日合格率计算见A.3

　　风电功率

　　日合格率计算见B.3

　　误差

　　误差评价包括均方根误差、平均绝对误差、平均误差，通过调整样本序列长度，进行日、月、季、年等时间尺度的预报误差评价。

　　轮毂高度风速

　　A.4—A.6

　　风电功率

　　B.4—B.6

　　相关系数

　　通过调整样本序列长度，进行风电场风速和风电功率预报日、月、季、年等时间尺度的相关系数评价。

　　日前风速、日前风电功率预报、超短期风速、超短期电风电功率预报产品相关系数应进行显著性检验。显著性水平(α)应满足α≤0.05。

　　轮毂高度风速

　　A.7

　　风电功率

　　B.7

　　95%分位数偏差率

　　通过调整样本序列长度，进行风电功率预报产品日、月、季、年等时间尺度的95%分位数偏差率评价。

　　风电功率

　　B.8—B.9

　　可靠度

　　通过调整样本序列长度，进行风电功率预报产品日、月、季、年等时间尺度的可靠度评价。

　　B.10

　　水平带宽

　　通过调整样本序列长度，进行风电功率预报产品日、月、季、年等时间尺度的水平带宽评价。

　　B.11

　　分位数损失

　　通过调整样本序列长度，进行风电功率预报产品日、月、季、年等时间尺度的分位数损失评价。

　　B.12—B.13

　　7 评价标准

　　准确率等级 7.1

　　7.1.1 面向电网调度侧，将风电场日前短期风速和风电功率预报的月平均准确率划分为高、中、低三个等级，不同等级准确率阈值见表3。

　　表3 短期预报产品准确率等级划分

　　等级

　　准确率阈值

　　高

　　≥85%

　　中

　　[75%，85%)

　　低

　　<75%

　　7.1.2 面向电网调度侧，将风电场超短期风速和风电功率预报的月平均准确率划分为高、中、低三个

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　　等级，不同等级准确率阈值见表4。

　　表4 超短期预报产品准确率等级划分

　　等级

　　准确率阈值

　　高

　　≥90%

　　中

　　[80%，90%)

　　低

　　<80%

　　合格率等级 7.2

　　面向电网调度侧，将风电场日前短期风速和风电功率预报、超短期风速和风电功率预报的月平均合格率划分为优、良、差三个等级，不同等级合格率阈值见表5。

　　表5 合格率等级划分

　　等级

　　合格率阈值

　　优

　　≥90%

　　良

　　[80%，90%)

　　差

　　<80%

　　补充评价指标 7.3

　　除准确率、合格率之外，以误差、相关系数、95%分位数偏差率、可靠度、水平带宽和分位数损失作为补充评价指标，补充评价指标不设置固定阈值，不划分等级，应根据实际需求灵活选择相应指标，并计算具体数值作为最终评价结论。

　　8 评价流程

　　数据采集与质量控制 8.1

　　根据本标准5.2节的规定，采集用于风能气象预报产品评价的实况数据和预报数据。数据采集完成后，进一步开展数据质量控制，包括数据清洗、数据插补等环节，以确保数据的准确性和完整性。

　　评价指标选取 8.2

　　对风能预报产品进行评价时，应根据产品的具体类型，参考第6.1节中针对不同分类产品的对应评价指标进行选择。其中，准确率和合格率为必须选取的指标，同时，还需根据评价的具体需求和应用场景，合理选择其他适用的指标，以全面、客观地评估风能预报产品的性能。

　　评价指标计算 8.3

　　依据第8.2节选定的具体评价指标，参考第6.2节中提供的计算方法，从附录A或附录B中查询相应的计算公式，进而准确计算出各指标的具体数值。

　　评价结论 8.4

　　8.4.1 准确率评价

　　根据准确率的计算数值结果，查询表3或表4，确定准确率评价的具体等级。

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　　8.4.2 合格率评价

　　根据合格率的计算数值结果，查询表5，确定合格率评价的具体等级。

　　8.4.3 补充指标评价

　　补充评价指标以其具体计算数值作为最终评价结果。

　　评价报告 8.5

　　8.5.1 数据信息

　　应详细说明数据来源、类型及相关信息，涵盖预报系统信息、风电场的地理位置、装机容量以及风机设备信息等关键要素。

　　8.5.2 数据处理说明

　　应清晰阐述数据处理的流程，包括数据质控、插补、清洗所采用的方法，以及预报产品与实况数据在时间和空间上的匹配情况说明等。

　　8.5.3 评价结论

　　应包含详尽、明确的评价结论，包括所选取的评价指标、计算方法、计算公式、等级划分表，以及评价指标的等级结论和数值结果等内容。

　　8.5.4 改进建议

　　应针对被评价的风能预报产品提出科学的改进建议，如提高产品分辨率、优化产品质量等方面的具体措施。

　　8.5.4 报告信息

　　应注明制作单位、技术人员姓名以及报告制作时间等信息，以确保报告的可追溯性和责任明确性。

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　　A

　　A 附录A (规范性) 风电场风速预报产品评价指标计算方法

　　A.1 日准确率 日准确率

　　日前风速预报(或超短期风速预报)日准确率(A)计算方法见公式(A.1)。

　　?=|1−√1?Σ??=1(???−????)2|×100% · · (A. 1)

　　式中：

　　n——风速样本总个数;

　　???——当日第?时刻的预报风速，单位为米每秒(m/s);

　　???——当日第?时刻的实测风速，单位为米每秒(m/s);

　　?——当日最大观测风速小于等于风电机组额定风速时，?取值为额定风速;当日最大观测风速大于风电机组额定速时， 于风电机组额定速时， 于风电机组额定速时， 于风电机组额定速时， 于风电机组额定速时， ?取值为当日最大观测风速，单位米每秒( 取值为当日最大观测风速，单位米每秒( 取值为当日最大观测风速，单位米每秒( 取值为当日最大观测风速，单位米每秒( 取值为当日最大观测风速，单位米每秒( 取值为当日最大观测风速，单位米每秒( 取值为当日最大观测风速，单位米每秒( 取值为当日最大观测风速，单位米每秒( 取值为当日最大观测风速，单位米每秒( m/s m/s)。

　　注： 公式(A.2)—公式(A.6)涉及的???、???、n、?均同公式(A.1)。

　　A.2 日合格率 日合格率

　　日前风速预报(或超短期风速预报)合格率(?)计算方法见公式A.2，日合格率计算方法见公式A.3。

　　??={1，|???−???|?<0.30，|???−???|?≥0.3 · · (A. 2)

　　?=1?Σ??=1??×100% · · (A. 3)

　　式中：

　　??——当日第?时刻的风速预报合格率。

　　A.3 均方根误差 均方根误差

　　日前风速预报(或超短期风速预报)均方根误差(?????)计算方法见公式A.4，单位为米每秒(m/s)。

　　?????=(√1?Σ??=1(???−???)2) · · (A. 4)

　　A.4 平均绝对误差 平均绝对误差 平均绝对误差

　　日前风速预报(或超短期风速预报)平均绝对误差(????)计算方法参见公式A.5，单位为米每秒(m/s)。

　　????=1?Σ??=1|???−???| · · (A. 5)

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　　A.5 平均误差 平均误差

　　日前短期风速预报(或超短期风速预报)平均误差(???)计算方法参见公式A.6，单位为米每秒(m/s)。

　　???=1?Σ??=1(???−???) · · (A. 6)

　　A.6 相关系数 相关系数

　　相关系数(?)计算方法见公式A.7，为无量纲数。

　　?=Σ??=1(???−??̅̅̅̅)(???−??̅̅̅)√Σ

　　??=1(???−??̅̅̅̅)2√Σ

　　??=1(???−??̅̅̅)2 · · (A. 7)

　　式中：

　　??̅——评价时段内预报风速的平均值，单位为米每秒(m/s);

　　??̅——评价时段内实测风速的平均值，单位为米每秒(m/s)。

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　　B

　　B 附录B (规范性) 风电场风电功率预报产品评价指标计算方法

　　B.1 日准确率 日准确率

　　日前风电功率预报(或超短期风电功率预报)日准确率(A)计算方法见公式(B.1)。

　　?=|1−√1?Σ??=1(???−?????)2|×100% · · (B. 1)

　　式中：

　　n——风电功率样本总个数，下同;

　　???——当日第?时刻的预报功率，单位为千瓦(kw);

　　???——当日第?时刻的实测功率，单位为千瓦(kw);

　　??——当日第?时刻的开机容量，单位为千瓦(kw);

　　注： 公式(B.2)—公式(B.6)涉及的???、???、n、??均同公式(B.1)。

　　B.2 日合格率 日合格率

　　日前风电功率预报(或超短期风电功率预报)合格率(?)计算方法见公式B.2，日合格率计算方法见公式B.3。

　　??={1，|???−???|??<0.250，|???−???|??≥0.25 · · (B. 2)

　　??=1?Σ??=1??×100% · · (B. 3)

　　式中：??——当日第?时刻的风电功率预报合格率。

　　B.3 均方根误差 均方根误差

　　日前风电功率预报(或超短期风电功率预报)均方根误差((?????)计算方法见公式B.4。

　　?????=√1?Σ??=1(???−?????)2×100% · · (B. 4)

　　B.4 平均绝对误差 平均绝对误差 平均绝对误差

　　日前风电功率预报(或超短期风电功率预报)平均绝对误差(????)计算方法见公式B.5。

　　????=1?Σ??=1|???−???|??×100% · · (B. 5)

　　B.5 平均误差 平均误差

　　日前风电功率预报(或超短期风电功率预报)平均误差(???)计算方法参见公式B.6。

　　???=1?Σ??=1(???−?????)×100% · · (B. 6)

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　　B.6 相关系数 相关系数

　　相关系数(R)计算方法见公式B.7，为无量纲数。

　　?=Σ??=1(???−??̅̅̅̅̅)(???−??̅̅̅̅)√Σ

　　??=1(???−??̅̅̅̅̅)2√Σ

　　??=1(???−??̅̅̅̅)2 · · (B. 7)

　　式中：

　　??̅̅̅̅̅̅̅̅——评价时段内实际功率的平均值，单位为单位为千瓦(kw);

　　??̅̅̅——评价时段内预报功率的平均值，单位为单位为千瓦(kw)。

　　B.7 95% 分位数偏差率 分位数偏差率 分位数偏差率 分位数偏差率

　　95%分位数偏差率包括95%分位数正偏差率和95%分位数负偏差率。95%分位数正偏差率(per95pos)指将评价时段内单点预报正偏差率从小到大排列，选取位于95%位置处的单点预报正偏差率，计算方法见公式B.8。

　　{Ei=???−?????≥0,?=1,2,∙∙∙,?Ej=sortp(Ei), j=1,2,∙∙∙,?per95pos=Ej, j=INT(0.95∙n) · · (B. 8)

　　95%分位数负偏差率(per95neg)指将评价时段内单点预报正偏差率从大到小排列，选取位于95%位置处的单点预报负偏差率，计算方法见公式B.9。

　　{Ei=???−?????≥0,?=1,2,∙∙∙,?Ej=sortn(Ei), j=1,2,∙∙∙,?per95neg=Ej, j=INT(0.95∙n) · · (B. 9)

　　式中：

　　??——当日第?时刻的预报偏差率;

　　??̅——排序后的单点预报偏差率;

　　?????(∙)?——由小到大排序函数;

　　???95???——95%分位数正偏差率;

　　???(∙)——取整函数;

　　???95???——95%分位数正偏差率;

　　?—评价时段内的正偏差样本数;

　　???95???——95%分位数负偏差率;

　　?????(∙)——由大到小排序函数;

　　?，—评价时段内的正偏差样本数。

　　B.8 可靠度

　　可靠度(??)计算方法见公式B.10。

　　??=?ℎ???? · · · (B. 10 )

　　式中：

　　?ℎ???—— 置信度为 置信度为 置信度为 1-α时实际功率落在 时实际功率落在 时实际功率落在 时实际功率落在 预报区间上界与下之的点个数。 区间上界与下之的点个数。 区间上界与下之的点个数。 区间上界与下之的点个数。 区间上界与下之的点个数。 区间上界与下之的点个数。 区间上界与下之的点个数。 区间上界与下之的点个数。

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　　B.9 水平带宽 水平带宽

　　水平带宽(??)计算方法见公式B.11。

　　??=1?Σ??=1(???−???) · · (B. 11 )

　　式中：

　　???—— 置信度为 置信度为 置信度为 1-α预报上限; 上限;

　　???预报下限。 下限。

　　B.10 分位数损失 分位数损失

　　分位数损失(?????????)计算方法见公式B.12-B.13。

　　?????????=1?Σ??=1????????(??,?,??∗,?) · · (B. 12 )

　　????????(??,?,??∗?)={(1−?)(??,?−??∗),??∗<??,??(??∗−??,?), ??∗≥??,? · · (B. 13 )

　　式中：

　　?——为预报分位数;

　　????????——为i时刻q分位数下的pinball值;

　　??,?——t时刻预报值的q分位数;

　　??∗——t时刻实际值。