一种用于计算风电场弃风电量的方法及系统技术方案

技术编号:19321693 阅读:41 留言:0更新日期:2018-11-03 11:32
本发明专利技术提供一种用于计算风电场弃风电量的方法及系统,包括:基于机舱风速与风机出力确定机舱风速功率曲线;根据机舱风速功率曲线确定弃风时段;根据弃风时段的机舱风速与机舱风速功率曲线,得到弃风时段的风电机组理论功率;根据风电机组理论功率与弃风时段确定风电场弃风时段的理论电量;根据理论电量与实际电量得到弃风电量。本发明专利技术利用机舱风速功率曲线自动识别风电机组的正常运行时段与弃风时段,进而结合机舱风速自动计算弃风时段风电机组理论能产生的电量与实际电量的差来计算弃风电量从而有效提高弃风电量计算的智能性与科学性。

A method and system for calculating wind power loss of wind farms

The invention provides a method and system for calculating the abandoned wind power of a wind farm, which includes: determining the cabin wind speed power curve based on the cabin wind speed and the output of the fan; determining the abandoned wind period according to the cabin wind speed power curve; and obtaining the wind turbine unit in the abandoned wind period according to the cabin wind speed and the cabin wind speed power curve in the abandoned wind period. The theoretical power; the theoretical power of the wind farm during the period of wind abandonment is determined according to the theoretical power and the period of wind abandonment; and the abandonment power is obtained according to the theoretical power and the actual power. The invention uses the cabin wind speed power curve to automatically identify the normal operation period and the abandoned wind period of the wind turbine, and then calculates the abandoned wind power by automatically calculating the difference between the theoretical and actual power of the wind turbine during the abandoned wind period in combination with the cabin wind speed, thereby effectively improving the intelligence and scientificity of the abandoned wind power calculation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于计算风电场弃风电量的方法及系统
本专利技术涉及可再生能源
,具体涉及一种风电场弃风电量的计算方法及系统。
技术介绍
风力发电作为清洁可再生能源,其发展有利于缓解全球能源危机与环境问题,近年来成为新的发展趋势。风电场有时由于调度限电和停机检修等原因限制出力,该现象一般称为“弃风”。随着我国风电的快速发展,近年来风电场弃风现象较为严重,特别是风能资源较好的西北地区,造成了大量的电能损失。弃风时段,假设风电机组/风电场未限制出力,则应有的输出功率一般称为“理论功率”。评估弃风电量,必须依据理论功率,因而如何科学、准确地计算理论功率日益受到业内的关注。理论功率的计算方法主要可分为三类:标杆风电机组法、测风塔数据法、机舱风速法。标杆风电机组法是在风电场挑选数台能全面代表风电场整体出力的风电机组,非弃风时段求解标杆风电机组与整个风电场出力的比例系数;弃风时段,标杆风电机组不受限,并根据标杆风电机组出力与比例系数计算整个风电场的理论功率。标杆风电机组法适用于地形简单、风电机组排布规则的风电场,对于复杂地形、风电机组不规则排布的风电场,理论功率计算精度有限。测风塔数据法:采用功率曲线、神经网络、物理方法等方法,在非弃风时段建立测风塔数据与风电场出力的映射关系;在弃风时段,基于测风塔测量数据与映射关系计算风电场的理论功率。该方法以整个风电场为对象,存在过度简化问题;此外,物理方法计算模型或参数一旦选取不当,计算结果易出现较大的系统性偏差。机舱风速法:以单台风电机组作为计算对象,针对每台风电机组,在非弃风时段建立机舱风速与风电机组出力的映射关系;在弃风时段,基于机舱风速计测量风速与映射关系计算每台风电机组的理论功率,再累加得到整个风电场的理论功率。该方法由于机舱风速计位于风电机组叶轮下风向,测量结果波动性较大,导致理论功率计算结果也波动较大。此外,理论功率与弃风电量计算的难点之一是如何自动、准确区分正常运行时段与弃风时段。理论功率与弃风电量计算由于数据量大,要求实时输出结果,因而实际应用中多为系统自动计算,这就要求系统能自动区分风电机组和风电场的正常运行时段与弃风时段。然而,弃风有多种原因,如调度限出力、风电机组故障和检修、高风速下风电机组切出等,其中限出力多为人为指令,不易自动转化成数值信号。现阶段已有的风电场理论功率与弃风电量计算方法,主要包括:基于测风塔和机舱风速计两种方式。测风塔数据的优点是受风电场及其周边障碍物的影响较小,测量结果较为可靠;缺点是测风塔位置处的风速与风电机组位置处的风速并不相同,在地形复杂、距离较远的情况下甚至差异较大。如果以测风塔的测量结果代表整个风电场的风况,存在过度简化的问题;如果采用物理方法,通过大气流场模拟,将测风塔位置处的风速推算到每台风电机组,其计算难度较高,模型及参数设置稍有不当,都将导致计算结果出现系统性偏差。机舱风速计的测量风速,优点是能够代表风电机组位置处的局地风况;缺点是由于其位于风电机组叶片下风向,风电机组叶片旋转对其影响较大,因而风速测量结果波动性较强,对理论功率计算结果的准确性影响较大。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提供了一种用于计算风电场弃风电量的方法及系统。本专利技术提供了一种用于计算风电场弃风电量的方法,包括:基于机舱风速与风机出力确定机舱风速功率曲线;根据机舱风速功率曲线确定弃风时段;根据弃风时段的机舱风速与机舱风速功率曲线,得到弃风时段的风电机组理论功率;根据风电机组理论功率与弃风时段确定风电场弃风时段的理论电量;根据理论电量与实际电量得到弃风电量。机舱风速功率曲线由pc表示,满足:式中:prated为额定输出功率,Cp为风能利用系数,ρ为空气密度,R为风轮半径,vin为切入风速,vrated为额定风速,vout为切出风速,vs为实际风速。弃风时段的风电机组理论功率由p表示,满足:式中:v为机舱风速。确定机舱风速功率曲线还包括:采用测风塔测量风速对机舱风速进行修正。采用测风塔测量风速对机舱风速进行修正包括:基于测量时刻将测风塔测量风速与机舱风速计测量风速对应,绘制风机散点图,建立条带,对位于条带以外的机舱风速数据点用下式进行修正::vnacelle=avmast+b;式中:vnacelle为修正后的机舱风速,vmast为测风塔测量风速、a为线性函数的斜率、b为线性函数的截距。根据机舱风速功率曲线确定弃风时段包括:机舱风速功率曲线向左上平移得到上限s1,机舱风速功率曲线向右下平移得到下限s2,确定机舱风速功率曲线中位于上限s1和下限s2之外的点为离散点,离散点对应的时刻为弃风时段。根据风电机组理论功率与弃风时段确定风电场弃风时段的理论电量包括:将风电机组理论功率进行累加,得到弃风时段风电场的理论功率;将弃风时段风电场的理论功率在时间上进行积分得到确定风电场弃风时段的理论电量。一种用于计算风电场弃风电量的系统包括:第一确定模块,基于机舱风速与风机出力确定机舱风速功率曲线;第二确定模块,根据机舱风速功率曲线确定弃风时段;第一计算模块,根据弃风时段的机舱风速与机舱风速功率曲线,得到弃风时段的风电机组理论功率;第三确定模块,根据风电机组理论功率与弃风时段确定风电场弃风时段的理论电量;第二计算模块,根据理论电量与实际电量得到弃风电量。机舱风速功率曲线由pc表示,满足:式中:prated为额定输出功率,Cp为风能利用系数,ρ为空气密度,R为风轮半径,vin为切入风速,vrated为额定风速,vout为切出风速,vs为实际风速。弃风时段的风电机组理论功率由P表示,满足:式中:v为机舱风速。确定机舱风速功率曲线还包括:采用测风塔测量风速对机舱风速进行修正。采用测风塔测量风速对机舱风速进行修正包括:基于测量时刻将测风塔测量风速与机舱风速计测量风速对应,绘制风机散点图,建立条带,对位于条带以外的机舱风速数据点用下式进行修正:vnacelle=avmast+b;式中:vnacelle为修正后的机舱风速、vmast为测风塔测量风速、a为线性函数的斜率、b为线性函数的截距。根据机舱风速功率曲线确定弃风时段包括:机舱风速功率曲线向左上平移得到上限s1,机舱风速功率曲线向右下平移得到下限s2,确定机舱风速功率曲线中位于上限s1和下限s2之外的点为离散点,离散点对应的时刻为弃风时段。根据风电机组理论功率与弃风时段确定风电场弃风时段的理论电量包括:将风电机组理论功率进行累加,得到弃风时段风电场的理论功率;将弃风时段风电场的理论功率在时间上进行积分得到确定风电场弃风时段的理论电量。与最接近的现有技术比,本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果:1、本专利技术利用机舱风速功率曲线自动识别风电机组的正常运行时段与弃风时段,进而结合机舱风速自动计算弃风时段风电机组理论能产生的电量与实际电量的差来计算弃风电量从而有效提高弃风电量计算的智能性与科学性;2、本专利技术基于机舱风速与风电机组出力确定机舱风速功率曲线,根据机舱风速功率曲线确定弃风时段,提高了理论功率与弃风电量计算的智能性和适用性;3、本专利技术利用不同来源测风数据的优势,即测风塔风速的稳定性、机舱风速与风电机组出力的一致性,提高了理论功率计算中风速数据的可靠性,同时能自动识别风电机组的正常运行时段与弃风时段,从而有效提高理论功率与弃风电本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于计算风电场弃风电量的方法,其特征在于,所述方法包括:基于机舱风速与风机出力确定机舱风速功率曲线;根据所述机舱风速功率曲线确定弃风时段;根据所述弃风时段的机舱风速与所述机舱风速功率曲线,得到所述弃风时段的风电机组理论功率;根据所述风电机组理论功率与所述弃风时段确定风电场弃风时段的理论电量;根据所述理论电量与实际电量得到弃风电量。

【技术特征摘要】
1.一种用于计算风电场弃风电量的方法,其特征在于,所述方法包括:基于机舱风速与风机出力确定机舱风速功率曲线;根据所述机舱风速功率曲线确定弃风时段;根据所述弃风时段的机舱风速与所述机舱风速功率曲线,得到所述弃风时段的风电机组理论功率;根据所述风电机组理论功率与所述弃风时段确定风电场弃风时段的理论电量;根据所述理论电量与实际电量得到弃风电量。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述机舱风速功率曲线由pc表示,满足:式中:prated为额定输出功率,Cp为风能利用系数,ρ为空气密度,R为风轮半径,vin为切入风速,vrated为额定风速,vout为切出风速,vs为实际风速。3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述弃风时段的风电机组理论功率由p表示,满足:式中:v为机舱风速。4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,确定机舱风速功率曲线,还包括:采用测风塔测量风速对所述机舱风速进行修正。5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,采用测风塔测量风速对所述机舱风速进行修正包括:基于测量时刻将所述测风塔测量风速与机舱风速计测量风速对应,绘制风机散点图,建立条带,对位于所述条带以外的机舱风速数据点用下式进行修正:vnacelle=avmast+b;式中:vnacelle为修正后的机舱风速,vmast为测风塔测量风速、a为线性函数的斜率、b为线性函数的截距。6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述机舱风速功率曲线确定弃风时段包括:所述机舱风速功率曲线向左上平移得到上限s1,所述机舱风速功率曲线向右下平移得到下限s2,确定所述机舱风速功率曲线中位于所述上限s1和所述下限s2之外的点为离散点,所述离散点对应的时刻为所述弃风时段。7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述风电机组理论功率与所述弃风时段确定风电场弃风时段的理论电量包括:将所述风电机组理论功率进行累加,得到所述弃风时段风电场的理论功率;将所述弃风时段风电场的理论功率在时间上进行积分得到确定风电场弃风时段的理论电量。8.一种用于计算风电场弃风电量的系统,其特征在于,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:姜文玲赵艳青王勃冯双磊王伟胜刘纯王铮杨红英张菲车建峰胡菊靳双龙宋宗鹏马振强王姝滑申冰
申请(专利权)人:中国电力科学研究院国家电网公司国网天津市电力公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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