一种风功率预测优化方法技术

本发明专利技术提供一种风功率预测优化方法，包括：建立各风电场的风速预测模型；根据风速预测模型和风电场群风机参数建立风电场群联合出力时序模型；计算输电线路成本；根据风电场群联合出力时序模型计算不同输电线路运行损耗以及弃风损失，进而计算风电场群最优送出容量。本发明专利技术针对不同输电通道能力对风电场弃风电量的影响，提出风电场群送出线路优化方法。该方法考虑风电场群出力特性，利用各风电场时序风速模型，模拟风电场群联合出力曲线，分析风电场群送出通道能力与弃风比例之间的关系，综合考虑风电场弃风损失和不同送出线路投资差异，以年度效益最优为目标建立送出线路优化模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风功率预测领域，尤其涉及一种风功率预测优化方法。
技术介绍
目前，我国累积并网风电装机容量已达到9637万千瓦，占我国全部发电装机容量的7％，占全球风电装机的27％。随着环境保护意识的增强和风电技术的日益完善，作为可大规模开发的清洁能源，风电发展势头强劲，必将进一步增大在电力供应量中的比例。然而，风电机组出力的随机性是风速随机性带来的固有特性，在储能装置大规模应用于风电场之前，风电场出力特性完全取决于风速特性。相对于火电和水电等常规电源而言，风电利用小时数较低，在风电送出通道的规划设计中仅考虑风电装机规模，可能会导致输电通道利用率长期处于较低水平；另一方面，处于同一风带的不同风电场，形成风电场群，不同风电场出力不仅表现出相关性，甚至可能出现互补特征，现有技术中通常不考虑以上特征，可能会导致风电送出通道利用率严重偏低、经济性较差的情况。
技术实现思路
本专利技术提供一种风功率优化方法，以解决现有技术中风电送出通道利用率低、经济性差的技术问题。本专利技术提供一种风功率预测优化方法，所述方法包括：建立各风电场的风速预测模型；根据所述风速预测模型和风电场群风机参数建立风电场群联合出力时序模型；计算输电线路成本；根据所述风电场群联合出力时序模型计算不同输电线路运行损耗以及弃风损失；根据所述输电线路成本、所述不同输电线路运行损耗以及所述弃风损失计算风电场群最优送出容量。优选的，所述风速预测模型为自回归滑动平均模型(Autoregressivemovingaverage,ARMA)。优选的，所述建立各风电场的风速预测模型包括：根据公式计算t时刻ARMA时间序列yt，式中，m和n分别为ARMA模型中AR部分和MA部分阶次，φi和θj分别为自回归系数和滑动平均系数，α为白噪声，σ为风速标准差；根据所述t时刻ARMA时间序列yt、所述风速标准差σ以及平均风速μ建立各风电场的风速预测模型Vt＝μ+σ×yt。优选的，所述风电场群联合出力时序模型为：其中，Pt为t时刻风电机组出力值，Pr为风电机组额定输出功率、Vci为切入风速、Vr为额定风速、Vco为切除风速，A、B、C均为常数。优选的，所述计算输电线路成本包括：根据计算输电线路初始投资等年值CL,i，其中，Ik为输电线路单位公里的初始投资，L为输电线路长度，r为年利率，fL为输电线路寿命；根据CL＝CL,i(1+x％)计算输电线路成本，其中，x％为输电线路年度维修维护成本与初始投资等年值的比例。优选的，所述根据所述风电场群联合出力时序模型计算不同输电线路运行损耗以及弃风损失包括：根据计算不同输电线路运行损耗，其中，IE为风电上网电价，U为输电电压，为功率因素，R为输电线路电阻；根据Cq＝Wq×IE计算弃风损失，其中，Wq为年风电场群年度弃风电量。优选的，所述根据所述输电线路成本、所述不同输电线路运行损耗以及所述弃风损失计算风电场群最优送出容量包括：根据maxCT＝ΔCL(Pg,PG)-ΔCE(PG,R)-ΔCq(Pg,PG)计算风电场群最优送出容量。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术提供一种风功率预测优化方法，包括：建立各风电场的风速预测模型；根据风速预测模型和风电场群风机参数建立风电场群联合出力时序模型；计算输电线路成本；根据风电场群联合出力时序模型计算不同输电线路运行损耗以及弃风损失，进而计算风电场群最优送出容量。本专利技术针对不同输电通道能力对风电场弃风电量的影响，提出风电场群送出线路优化方法。该方法考虑风电场群出力特性，利用各风电场时序风速模型，模拟风电场群联合出力曲线，分析风电场群送出通道能力与弃风比例之间的关系，综合考虑风电场弃风损失和不同送出线路投资差异，以年度效益最优为目标建立送出线路优化模型。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明图1是本专利技术实施例中提供的一种风功率预测优化方法的流程图；图2是本专利技术实施例中提供的风电场羊雄山单机出力概率分布；图3是本专利技术实施例中提供的风电场马鞍山单机出力概率分布；图4是本专利技术实施例中提供的风电场打挂山单机出力概率分布；图5是本专利技术实施例中提供的风电场羊雄山单机出力概率分布；图6是本专利技术实施例中提供的风电场群出力概率分布(羊雄山+马鞍山)；图7是本专利技术实施例中提供的风电场群出力概率分布(打挂山+大荒山)；图8是本专利技术实施例中提供的打挂山风电场通道能力与弃风比例关系曲线；图9是本专利技术实施例中提供的大荒山风电场通道能力与弃风比例关系曲线；图10是本专利技术实施例中提供的风电场群通道能力与弃风比例关系曲线；图11是本专利技术实施例中提供的不同导线与年度效益关系(羊雄山+马鞍山)；图12是本专利技术实施例中提供的不同导线与年度效益关系(打挂山+大荒山)。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置的例子。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。请参考图1，所示为本专利技术实施例中提供的一种风功率预测优化方法的流程图。由图1可见，本方法包括：步骤S101：建立各风电场的风速预测模型，所述风速预测模型为自回归滑动平均模型ARMA。步骤S102：根据所述风速预测模型和风电场群风机参数建立风电场群联合出力时序模型。步骤S103：计算输电线路成本。步骤S104：根据所述风电场群联合出力时序模型计算不同输电线路运行损耗以及弃风损失。步骤S105：根据所述输电线路成本、所述不同输电线路运行损耗以及所述弃风损失计算风电场群最优送出容量。本方法中建立各风电场的风速预测模型包括：根据公式计算t时刻ARMA时间序列yt，式中，m和n分别为ARMA模型中AR部分和MA部分阶次，φi和θj分别为自回归系数和滑动平均系数，α为白噪声，σ为风速标准差，根据风电场历史风速数据，可确定ARMA模型自回归系数和滑动平均系数等相关参数。根据所述t时刻ARMA时间序列yt、所述风速标准差σ以及平均风速μ建立各风电场的风速预测模型Vt＝μ+σ×yt。风电机组的出力特性与常规机组有较大差异，当风电机组本身运行参数确定后，风电机组出力由风速决定。目前常用的风电机组出力模型可表示如下：其中，Pt为t时刻风电机组出力值，Pr为风电机组额定输出功率、Vci为切入风速、Vr为额定风速、Vco为切除风速，A、B、C均为常数。对同一个风电场来说，为简化分析，忽略尾流效应影响，认为各风机对应的风速一样，风电场出力可表示为：其中，h为风电场风机数，Pi,t为风电机组i在t时刻的出力。同理，由于采用时序风速，则风电场群联合出力时序模型也可简单表示为：其中，z为风电场数。一旦风电场群出力超过送出通道的送出能力，必要要降低风电场出力，出现弃风。显然不同的送出能力对应不同的弃风情况，可用年弃风电量、弃风比例等指标进行刻画。设通道送出能力Pg，风电场群年弃风电量可表示为：Wq=∫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风功率预测优化方法，其特征在于，所述方法包括：建立各风电场的风速预测模型；根据所述风速预测模型和风电场群风机参数建立风电场群联合出力时序模型；计算输电线路成本；根据所述风电场群联合出力时序模型计算不同输电线路运行损耗以及弃风损失；根据所述输电线路成本、所述不同输电线路运行损耗以及所述弃风损失计算风电场群最优送出容量。

【技术特征摘要】
1.一种风功率预测优化方法，其特征在于，所述方法包括：建立各风电场的风速预测模型；根据所述风速预测模型和风电场群风机参数建立风电场群联合出力时序模型；计算输电线路成本；根据所述风电场群联合出力时序模型计算不同输电线路运行损耗以及弃风损失；根据所述输电线路成本、所述不同输电线路运行损耗以及所述弃风损失计算风电场群最优送出容量。2.根据权利要求1所述的风功率预测优化方法，其特征在于，所述风速预测模型为自回归滑动平均模型ARMA。3.根据权利要求2所述的风功率预测优化方法，其特征在于，所述建立各风电场的风速预测模型包括：根据公式计算t时刻ARMA时间序列yt，式中，m和n分别为ARMA模型中AR部分和MA部分阶次，φi和θj分别为自回归系数和滑动平均系数，α为白噪声，σ为风速标准差；根据所述t时刻ARMA时间序列yt、所述风速标准差σ以及平均风速μ建立各风电场的风速预测模型Vt＝μ+σ×yt。4.根据权利要求1所述的风功率预测优化方法，其特征在于，所述风电场群联合出力时序模型为：其中，Pt为t时刻风电机组出力值，Pr为风电机组额定输出功率、Vci...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鑫，曹敏，周年荣，黄星，张林山，闫永梅，唐立军，邹京希，魏龄，赵旭，仝子靖，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53