一种风电场发电量估算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种风电场发电量估算方法及系统，属于风资源评估技术领域。本发明专利技术根据风速分布的威布尔参数得到各风速点的分布概率，利用风速‑功率曲线和各风速点分布概率得到风电机组的年理论发电量，整个估算过程简单快捷，能够准确估算风电场的发电量，对于风电场风能资源的初步评估、减少风电场开发的时间成本、为风电场建设的决策提供数据支撑，都具有十分重要的意义。

Method and system for estimating power generation capacity of wind farms

The invention relates to an estimation method and system for generating capacity of wind farms, which belongs to the technical field of wind resource assessment. According to the Weibull parameters of wind speed distribution, the distribution probability of each wind speed point can be obtained. The annual theoretical power generation of wind turbine can be obtained by using the wind speed power curve and the distribution probability of each wind speed point. The whole estimation process is simple and fast, and the power generation of wind farm can be accurately estimated. The preliminary evaluation of wind energy resources of wind farm can be carried out. It is of great significance to reduce the time cost of wind farm development and provide data support for decision-making of wind farm construction.

【技术实现步骤摘要】
一种风电场发电量估算方法及系统
本专利技术涉及一种风电场发电量估算方法及系统，属于风资源评估

技术介绍
近年来，随着风电行业的快速发展，风资源较好的I类、II类区域，甚至是III类区域都已开发殆尽。同时，由于风电场过快的开发及配套设施的滞后性，风资源较好的“三北”地区风电的消纳问题日益严重，弃风率高居不下。为此，国家相关部门也停止了弃风率较高地区的新建项目审批，从政策上引导风电场的建设向南部山地风电场和中部微风速地区发展。山地或者微风速地区风电场的建设就带了一个挑战：如何评估一个风电场建设的收益率和经济性。这就需要在风电场建设初期，对该风电场的风能资源进行一个真实的、准确的分析和评估。一般来说，必须获取拟建风场场址1-3年的连续有效风资源气象数据，同时获取详细的地形信息之后，通过专业的仿真分析软件方可对该场址的风能资源进行详细的评估。例如公开号为CN104166948A的专利申请文件，该文件公开了一种利用Globcover土地覆盖数据风电场发电量的方法，该方法首先绘制风电场的Globcover土地覆盖类型分布图，然后将土地覆盖类型分布图转换为地表粗糙分布图，最后使用风资源评估软件外推模拟场址的风况数据，评估风电机组的年平均风速、威布尔分布参数，估计风电机组的年发电量。上述方法虽然能够准确的预测出风电场发电量，但是需要耗费大量的时间和资金成本，且在决策时期往往无法获取这么多的详细数据。因此，如何根据一些有限的数据或资料实现对拟建风场场址的风能资源的初步评估，对于缩短前期考察周期，节约时间成本，为决策提供依据，都具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种风电场发电量估算方法，以解决目前根据风能资源和地形信息进行风电场发电量估计中存在的效率低、成本高的问题；同时，本专利技术还提供了一种风电场发电量估算系统。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种风电场发电量估算方法，其特征在于，该估算方法包括以下步骤：1)对风电场测风历史数据进行统计分析，确定风速分布的威布尔参数；2)根据风电机组的风速-功率曲线确定每个风速点所在风速段的上下限值，利用威布尔累计概率分布函数确定各风速点对应的分布概率；3)根据风速-功率曲线、各风速点的分布概率、风电机组装机台数计算风电场的年理论发电量。本专利技术根据风速分布的威布尔参数得到各风速点的分布概率，利用风速-功率曲线和各风速点分布概率得到风电机组的年理论发电量，整个估算过程简单快捷，能够准确估算风电场的发电量，对于风电场风能资源的初步评估、减少风电场开发的时间成本、为风电场建设的决策提供数据支撑，都具有十分重要的意义。进一步地，考虑到风电机组在使用过程中的损耗，该方法还包括在风电场的年理论发电量基础上根据折减系数计算整个风电场的实际发电量的步骤，使得到的风电场发电量更加准确。进一步地，本专利技术给出了具体的威布尔参数，所述步骤1)中确定的威布尔参数包括威布尔分布的形状因子和尺度因子。进一步地，本专利技术给还给出了另一种具体的威布尔参数，所述步骤1)中确定的威布尔参数包括平均风速、以及威布尔分布的形状因子和尺度因子二者中的任意一个。为了更好的实现对各风速点分布概率的计算，本专利技术还给出具体的计算方式，所述步骤2)中各风速点对应的分布概率的计算过程如下：A.根据各风速点对应风速段的步长确定风速点对应的上限风速值和下限风速值，Δv＝vi+1-vi其中，Δv为各风速点对应风速段的步长，vi为风速点i对应的风速，vi2为风速点i对应的上限风速值，vi1为风速点i对应的下限风速值；B.根据风速点对应的上限风速值和下限风速值以及威布尔累计分布函数计算风速点对应的分布概率：其中F(vi)为风速点i对应的分布概率，k为威布尔分布的形状因子，a为威布尔分布的尺度因子。进一步地，本专利技术给出了风电场的年理论发电量，所述步骤3)中风电场的年理论发电量为：其中F(vi)为风速点i对应的分布概率，Pi为风速点i对应的发电功率，W为风电场的年理论发电量，N为风电场中风电机组的装机台数。为了使得到的风电场发电量更加准确，本专利技术给出折减系数的具体取值范围，所述的折减系数由测风塔对于风电场区的代表性和风电场范围确定，取值范围为0.6-0.8。本专利技术还提供了一种风电场发电量估算系统，该估算系统包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：1)对风电场测风历史数据进行统计分析，确定风速分布的威布尔参数；2)根据风电机组的风速-功率曲线确定每个风速点所在风速段的上下限值，利用威布尔累计概率分布函数确定各风速点对应的分布概率；3)根据风速-功率曲线、各风速点的分布概率、风电机组装机台数计算风电场的年理论发电量。进一步地，该系统还包括在风电场的年理论发电量基础上根据折减系数计算整个风电场的实际发电量的步骤。进一步地，所述步骤1)中确定的威布尔参数包括威布尔分布的形状因子和尺度因子。进一步地，所述步骤1)中确定的威布尔参数包括平均风速、以及威布尔分布的形状因子和尺度因子二者中的任意一个。进一步地，所述步骤2)中各风速点对应的分布概率的计算过程如下：A.根据各风速点对应风速段的步长确定风速点对应的上限风速值和下限风速值，Δv＝vi+1-vi其中，Δv为各风速点对应风速段的步长，vi为风速点i对应的风速，vi2为风速点i对应的上限风速值，vi1为风速点i对应的下限风速值；B.根据风速点对应的上限风速值和下限风速值以及威布尔累计分布函数计算风速点对应的分布概率：其中F(vi)为风速点i对应的分布概率，k为威布尔分布的形状因子，a为威布尔分布的尺度因子。进一步地，所述步骤3)中风电场的年理论发电量为：其中F(vi)为风速点i对应的分布概率，Pi为风速点i对应的发电功率，W为风电场的年理论发电量，N为风电场中风电机组的装机台数。进一步地，所述步骤4)中的折减系数由测风塔对于风电场区的代表性和风电场范围确定，取值范围为0.6-0.8。附图说明图1是本专利技术风电场发电量估算方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。本专利技术风电场发电量估算方法的实施例本专利技术的风电场发电量估算方法如图1所示，首先对测风数据进行统计，得到风速分布的威布尔参数；然后利用得到的威布尔参数确定相应的威布尔累计概率分布函数，并根据威布尔累计概率分布函数确定各风速点对应的分布概率；再根据风速-功率曲线和各风速点分布概率计算风电场的年理论发电量；最后根据折减系数估算整个风电场的实际发电量。该方法的具体实现过程如下：1.对测风数据进行统计，得到风速分布的威布尔参数。本专利技术的测风数据是分布在风电场各处的测风塔数据或者是长时间序列数据，威布尔参数是通过对测风数据进行威布尔拟合得到。威布尔参数包括威布尔分布的形状参数和尺度参数；或者包括平均风速、以及威布尔分布的形状参数和尺度参数二者中的任意一个。威布尔分布拟合常用的有最小二乘法、等能量密度法、最大似然法等，本实施例以最大似然法为例进行说明。根据测风数据计算威布尔分布的形状参数k：其中为伽马函数，vave为风电场的平均风速。根据威布尔分布的形状参数k和平均风速，计算威布尔分布的尺度参数a：2.根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电场发电量估算方法，其特征在于，该估算方法包括以下步骤：1)对风电场测风历史数据进行统计分析，确定风速分布的威布尔参数；2)根据风电机组的风速‑功率曲线确定每个风速点所在风速段的上下限值，利用威布尔累计概率分布函数确定各风速点对应的分布概率；3)根据风速‑功率曲线、各风速点的分布概率、风电机组装机台数计算风电场的年理论发电量。

【技术特征摘要】
1.一种风电场发电量估算方法，其特征在于，该估算方法包括以下步骤：1)对风电场测风历史数据进行统计分析，确定风速分布的威布尔参数；2)根据风电机组的风速-功率曲线确定每个风速点所在风速段的上下限值，利用威布尔累计概率分布函数确定各风速点对应的分布概率；3)根据风速-功率曲线、各风速点的分布概率、风电机组装机台数计算风电场的年理论发电量。2.根据权利要求1所述的风电场发电量估算方法，其特征在于，该方法还包括在风电场的年理论发电量基础上根据折减系数计算整个风电场的实际发电量的步骤。3.根据权利要求1或2所述的风电场发电量估算方法，其特征在于，所述步骤1)中确定的威布尔参数包括威布尔分布的形状因子和尺度因子。4.根据权利要求1或2所述的风电场发电量估算方法，其特征在于，所述步骤1)中确定的威布尔参数包括平均风速、以及威布尔分布的形状因子和尺度因子二者中的任意一个。5.根据权利要求1或2所述的风电场发电量估算方法，其特征在于，所述步骤2)中各风速点对应的分布概率的计算过程如下：A.根据各风速点对应风速段的步长确定风速点对应的上限风速值和下限风速值，Δv＝vi+1-vi其中，Δv为各风速点对应风速段的步长，vi为风速点i对应的风速，vi2为风速点i对应的上限风速值，vi1为风速点i对应的下限风速值；B.根据风速点对应的上限风速值和下限风速值以及威布尔累计分布函数计算风速点对应的分布概率：其中F(vi)为风速点i对应的分布概率，k为威布尔分布的形状因子，a为威布尔分布的尺度因子。6.一种风电场发电量估算系统，其特征在于，该估算系统包括存储器和处...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏中莹，苏凤宇，袁金库，吴国娟，何贺松，徐继刚，王朝东，曹胜平，张小伟，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许昌许继风电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41