風電場功率預測方法技術

本發明專利技術提供了一種風電場功率預測方法，包括以下步驟：A、根據風場風資源特性，確定風場的主風向；B、按照風機類型，對風電場內的各風機進行分組；C、對相同風機類型下的各風機，根據風機安裝的地理位置差異進行再分組；D、計算各風機類型下風機分組的平均風速值，并由風機分組的平均風速值求得風機分組的風機功率，最后將各風機類型下所有風機分組的風機功率相加求和。從而在較低成本下實現風電場功率的高效精確預測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種。
技術介紹
風具有波動性、間歇性、低能量密度等特點，這些特點決定風電功率也是波動的、 間歇的。當風力發電在電網中所占的比例較小時，上述特點不會對電網帶來明顯影響。但是，隨著風力發電裝機容量的迅猛發展，風電在電網中的比例不斷增加，由此風電的這一特點對于電網的安全、穩定運行及保證電能質量的影響越來越明顯。對風電場功率進行預測，能使電力調度部門提前根據風電功率變化及時調整調度計劃，從而保證電能質量，減少電網備用容量，降低電網運行成本。這是減輕風電對電網造成不利影響的一種有效途徑。目前的中，按照風速預測的分辨率大小不同，可以分為以下兩種預測方式I.風場預測方式通過預測風場平均風速得到風場總功率；2.風機預測方式通過預測單臺風機風速得到單臺風機功率，然后將各風機功率求和后得到風場總功率。其中，風機預測方式同風場預測方式相比，由于其風速預測分辨率更高，且單臺風機風速和功率之間映射關系更精確，因此預測精度較高。但風機預測方式由于要對風場中的每臺風機單獨建立預測模型，對于風機較多的風場而言，其預測效率較低，且運行及維護成本過高。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的主要目的在于提供一種風電場風機功率預測方法，以在較低成本下實現風電場功率的高效精確預測。本專利技術提供的一種，包括以下步驟A、根據風場風資源特性，確定風場的主風向；B、按照風機類型，對風電場內的各風機進行分組；C、對相同風機類型下的各風機，根據風機安裝的地理位置差異進行再分組；D、計算各風機類型下風機分組的平均風速值，并由風機分組的平均風速值求得風機分組的風機功率，最后將各風機類型下所有風機分組的風機功率相加求和。由上可以看出，本專利技術方法通過分析風場中每臺風機的風資源特性,并結合風機類型將風場風機劃分為多個風機組，最終根據不同風機組的平均風速求得風場的總功率， 由此實現低成本下高精度風場功率的預測，且較現有的風機預測方式而言效率更高。在上述方法中，所述步驟A包括以下子步驟Al、使用風場測風塔采集風場風向數據A2、將該風向數據與風機數據采集系統采集到的各風機的風速數據進行時間同A2、將具有最大風速數據量的風向范圍設置為該風場的主風向。在上述方法中，所述步驟C包括以下子步驟Cl、將與風機類型功率曲線的爬升區間相對應的風速區間確定為該類型風機的敏感風速區間，取該功率曲線爬升段的上下極值所對應的風速值作為該類型風機敏感風速區間的上下界；C2、計算各風機類型下的所有風機的平均風速；C3、采集各風機類型下所有風機的平均風速處于各風機類型的敏感風速區間內時，各風機類型下每臺風機的所有風速數據，并求出每臺風機的平均風速；C4、利用聚類分析原理進一步劃分在風場主風向下相同風機類型中具有相近平均風速的風機。由上可以看出，上述子步驟實現了按風資源劃分風機的目的，由此可將具有相近風資源特性的風機劃分為一組，進而提升了整個風場功率預測的準確性。在上述方法中，步驟C2所述平均風速的計算為將風機類型下的由風機數據采集系統采集到的風場主風向下所有風機的風速求和后除以該風機類型下的·風機數量。在上述方法中，所述步驟C4包括以下子步驟C41、預設某風機類型下的風機分組數為N，其中N小于該風機類型下的風機數量；C42、提取出該風機類型下各風機平均風速值中的最小值和第二小的值，以這兩個值構成小組XI，而其余的平均風速值構成了另一個小組X2 ；C43、比較小組Xl內的數值最大距離Xlniax-Xlniin與小組XI、X2之間的最小距離 X2min-Xlmax，其中，Xlmax為小組Xl內的風速最大值，Xlmin為小組Xl內的風速最小值，X2min為小組X2內的風速最小值如果小組Xl內的數值最大距離小于其與小組X2之間的最小距離，則暫定Xl為一單獨的小組，并從小組X2中取出最小的兩個值形成新的小組X3，余下的數值為另一小組 X2-X3，繼續比較小組Xl、X3內的數值最大距離與由余下數值構成的小組X2-X3之間的最小距離，當最終得到的分組數達到風機分組數N時，終止分組；如果小組Xl內的數值最大距離大于或等于其與小組X2之間的最小距離，則將小組X2中的最小值劃入小組Xl后，繼續比較小組Xl內的數值最大距離與小組X1、X2之間的最小距離，當最終得到的分組數達到風機分組數N時，終止分組。在上述方法中，所述步驟C42還包括將上述各風機平均風速數據統一處理成取小數點后一位的數據。在上述方法中，在所述步驟C4之后還包括對于各風機類型下已分好的小組，計算出各小組的平均風速值后，將各小組的平均風速值作為一大組風速數據，繼續利用聚類分析原理將這一大組風速數據劃分為若干小組。在上述方法中，所述利用聚類分析原理劃分一大組風速數據包括以下步驟預設分組數為N’，其中N’小于該大組風速數據的數量；提取出該大組風速數據中的最小值和第二小的值，以這兩個值構成小組Y1，而其余的風速數據構成了另一個小組Y2 ；比較小組Yl內的數值最大距離Ylniax-Ylniin與小組Yl、Y2之間的最小距離 Y2min-Ylmax，其中，Ylmax為小組Yl內的風速最大值，Ylmin為小組Yl內的風速最小值，Y2min為小組Y2內的風速最小值如果小組Yl內的數值最大距離小于其與小組Y2之間的最小距離，則暫定Yl為一單獨的小組，并從小組Y2中取出最小的兩個值形成新的小組X3，余下的數值為另一小組 Y2-Y3，繼續比較小組Yl、Y3內的數值最大距離與由余下數值構成的小組Υ2-Υ3之間的最小距離，當最終得到的分組數達到預設分組數N’時，終止分組；如果小組Yl內的數值最大距離大于或等于其與小組Υ2之間的最小距離，則將小組Υ2中的最小值劃入小組Yl后，繼續比較小組Yl內的數值最大距離與小組Υ1、Υ2之間的最小距離，當最終得到的分組數達到預設分組數N’時，終止分組。附圖說明圖I為本專利技術提供的流程圖2為某風場測風塔風向數據分布圖；·圖3為各種不同類型風機標準功率曲線圖。具體實施方式本專利技術提供的一種的主要原理是根據風機在風場具有代表性的風況條件下的風速差異，將風機分組，最終將由每個風機組的平均風機風速求得的每個風機組風機功率求和得出風場總功率，由此無需計算每臺風機的風機功率，只需計算具有相同風資源特性的風機平均功率后將各組平均功率求和便可得到風場總功率。因此，在保證了風場總功率計算精度的同時，省去了大量的冗繁計算。下面結合附圖，詳細介紹本專利技術提供的一種。如圖I所示，本專利技術的包括以下步驟步驟100 :根據風場風資源特性，確定風場的主風向。在風電場中，對風機風速影響最大的是風場主風向，風場主風向為具有代表性的風況條件，因此，各風機在風場主風向下的風機風速為具有代表性的風機風速。在本步驟中，使用風場測風塔采集風場風向數據，同時將該風向數據與風機數據采集系統采集到的各風機的風速數據進行時間同步(以便能夠真實反映在當前風向下的風機實時風速)，并將采集到的風向數據量和風向值作成如圖2所示的風向數據分布圖，其中， 橫坐標為測風塔在一定時間內采集到的風向數據量，縱坐標為測風塔風向值。分析該風向數據分布圖，可根據風向區間范圍內采集到的風向數據量的多少作為判斷主風向的標準。 例如，如圖2所示，在風向值為O至90度時風向數據量最大，大約有18000個左右；在風向值為1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種風電場功率預測方法，其特征在于，包括以下步驟：A、根據風場風資源特性，確定風場的主風向；B、按照風機類型，對風電場內的各風機進行分組；C、對相同風機類型下的各風機，根據風機安裝的地理位置差異進行再分組；D、計算各風機類型下風機分組的平均風速值，并由風機分組的平均風速值求得風機分組的風機功率，最后將各風機類型下所有風機分組的風機功率相加求和。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫翰墨，申燭，孟凱鋒，李闖，
申請(專利權)人：中能電力科技開發有限公司，
類型：發明
國別省市：