用于风机风电功率的预测方法、存储介质及处理器技术

本申请实施例提供一种用于风机风电功率的预测方法、处理器及存储介质。预测方法包括：确定风机的切变系数；建立以多个风机叶片的旋转中心为极点的二维极坐标系，以确定第一高度与极点的极角，第一高度为在塔筒上选取的任意高度；获取塔筒直径和塔筒中心与极点之间的水平距离；根据切变系数、极角、塔筒直径以及水平距离确定风机的标准风速方程；获取风机在历史时间段内的多个风机风速和与每个风机风速对应的风力；根据多个风机风速和风力，以及标准风速方程确定风机的标准风电功率方程；获取塔筒上不同位置处在预测时间段内的预测风速；根据预测风速、标准风速方程以及标准风电功率方程确定风机在预测时间段内的预测风电功率。程确定风机在预测时间段内的预测风电功率。程确定风机在预测时间段内的预测风电功率。

【技术实现步骤摘要】
用于风机风电功率的预测方法、存储介质及处理器


[0001]本申请涉及风电功率预测
，具体涉及一种用于风机风电功率的预测方法、风电功率预测系统、存储介质及处理器。

技术介绍

[0002]风电功率预测对于风电场站运维和电力系统调度来说都是一项关键技术。精准的风电功率预测，一方面能指导风电场及时开展现货市场交易，增加经济效益，通过选择风机功率较低的时段开展计划检修，减少停电带来的经济损失。另一方面还能指导各级调度部门提前安排发电计划，保障供电平衡，减少风电波动对电力系统的稳定性带来的冲击。
[0003]现有的风电功率预测方法主要有物理模型法和机器学习方法，虽然能够较好地预测天气过程平稳时候的风机风电功率，但对于寒潮大风等突变天气，预测结果仍然存在较大的偏差。如寒潮来临时，显著增大近地面风速切变，导致风机叶轮旋转平面上风速分布极不均匀，采用传统的方法难以精准计算该平面内的风速，容易导致风电功率预测不准。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的是提供一种用于风机风电功率的预测方法、风电功率预测系统、存储介质及处理器。
[0005]为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种用于风机风电功率的预测方法，风机包括多个风机叶片和测风塔，测风塔包括轮毂和塔筒，并通过塔筒固定于水平面，预测方法包括：
[0006]确定风机的切变系数；
[0007]建立以多个风机叶片的旋转中心为极点的二维极坐标系，以确定第一高度与极点的极角，其中，第一高度为在塔筒上选取的任意高度；
[0008]获取塔筒直径和塔筒中心与极点之间的水平距离；
[0009]根据切变系数、极角、塔筒直径以及水平距离确定风机的标准风速方程；
[0010]获取风机在历史时间段内的多个风机风速和与每个风机风速对应的风力；
[0011]根据多个风机风速和风力，以及标准风速方程确定风机的标准风电功率方程；
[0012]获取塔筒上不同位置处在预测时间段内的预测风速；
[0013]根据预测风速、标准风速方程以及标准风电功率方程确定风机在预测时间段内的预测风电功率。
[0014]在一个实施例中，确定风机的切变系数包括：在塔筒上选取任意第一高度，并确定第一高度位置处的第一风速；确定轮毂的第二高度，并获取轮毂所在位置的第二风速；根据第一高度、第一风速、第二高度以及第二风速确定风机的切变系数。
[0015]在一个实施例中，风机的切变系数包括根据公式(1)确定：
[0016][0017]其中，z为第一高度，V
(z)
为第一风速，z0为轮毂的第二高度，V
z0
为第二风速，α为风机的切变系数。
[0018]在一个实施例中，根据切变系数、极角、塔筒直径以及水平距离确定风机的标准风速方程包括：获取风机叶片的长度，并将风机叶片的长度确定为二维极坐标系的极径；根据极径、极角、塔筒直径以及水平距离确定塔筒的阻挡系数；根据切变系数和塔筒的阻挡系数确定塔筒的阻挡风速；根据阻挡风速、风机叶片的长度以及切变系数确定风机的标准风速方程。
[0019]在一个实施例中，根据极径、极角、塔筒直径以及水平距离确定塔筒的阻挡系数包括根据公式(2)确定：
[0020][0021]其中，δ(r,θ)为塔筒的阻挡系数，d为塔筒直径，r为极径，L为水平距离，θ为极角。
[0022]在一个实施例中，根据切变系数和塔筒的阻挡系数确定塔筒的阻挡风速包括公式(3)确定：
[0023][0024]其中，V
st
为阻挡风速，r为极径，θ为极角，δ(r,θ)塔筒的阻挡系数，α为风机的切变系数。
[0025]在一个实施例中，根据阻挡风速、风机叶片的长度以及切变系数确定风机的标准风速方程包括根据公式(4)确定：
[0026][0027]其中，为标准风速，R为风机叶片的长度，r为极径，θ为极角，V
st
为阻挡风速，V(r,θ)为切变系数，δ(r,θ)塔筒的阻挡系数。
[0028]在一个实施例中，根据多个风机风速和风力，以及标准风速方程确定风机的标准风电功率方程包括：针对每个风机风速，通过标准风速方程得到对应的标准风机风速；针对每个风机风速，将标准风机风速和风机风力组成风速风力对；建立以标准风机风速为横轴、风力为纵轴的二维直角坐标系，并在二维直角坐标系上将所有的风速风力对进行标注；根据最小二乘法在二维直角坐标系上建立标准风电功率曲线，以得到标准风电功率方程。
[0029]在一个实施例中，根据根据预测风速、标准风速方程以及标准风电功率方程确定
风机在预测时间段内的预测风电功率包括：针对每个不同位置处在预测时间段内的预测风速，通过标准风速方程得到对应的标准预测风速；根据每个不同位置处的标准预测风速和标准风电功率方程确定风机在预测时间段内的预测风电功率。
[0030]本申请第二方面提供一种处理器，被配置成执行上述的用于风机风电功率的预测方法。
[0031]本申请第三方面提供一种用于风机的风电功率预测系统，包括：
[0032]第一处理模块，用于确定风机的切变系数；
[0033]第二处理模块，用于建立以多个风机叶片的旋转中心为极点的二维极坐标系，以确定第一高度与极点的极角，其中，第一高度为在塔筒上选取的任意高度；
[0034]第一数据获取模块，获取塔筒直径和塔筒中心与所述极点之间的水平距离；
[0035]第三处理模块，用于根据切变系数、极角、塔筒直径以及水平距离确定风机的标准风速方程；
[0036]第二数据获取模块，用于获取风机在历史时间段内的多个风机风速和与每个风机风速对应的风力；获取塔筒上不同位置处在预测时间段内的预测风速；
[0037]第四处理模块，用于根据多个风机风速和风力，以及标准风速方程确定风机的标准风电功率方程；
[0038]预测模块，用于根据预测风速、标准风速方程、标准风速方程以及标准风电功率方程确定风机在预测时间段内的预测风电功率。
[0039]在一个实施例中，第一处理模块还用于在塔筒上选取任意第一高度，并确定第一高度位置处的第一风速；确定轮毂的第二高度，并获取轮毂所在位置的第二风速；根据第一高度、第一风速、第二高度以及第二风速确定风机的切变系数。
[0040]在一个实施例中，第一处理模块还用于根据公式(1)确定风机的切变系数：
[0041][0042]其中，z为第一高度，V
(z)
为第一风速，z0为轮毂的第二高度，V
z0
为第二风速，α为风机的切变系数。
[0043]在一个实施例中，第三处理模块还用于获取风机叶片的长度，并将风机叶片的长度确定为二维极坐标系的极径；根据极径、极角、塔筒直径以及水平距离确定塔筒的阻挡系数；根据切变系数和塔筒的阻挡系数确定塔筒的阻挡风速；根据阻挡风速、风机叶片的长度以及切变系数确定风机的标准风速方程。
[0044]在一个实施例中，第三处理模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风机风电功率的预测方法，其特征在于，所述风机包括多个风机叶片和测风塔，所述测风塔包括轮毂和塔筒，并通过所述塔筒固定于水平面，所述预测方法包括：确定所述风机的切变系数；建立以所述多个风机叶片的旋转中心为极点的二维极坐标系，以确定第一高度与所述极点的极角，其中，所述第一高度为在所述塔筒上选取的任意高度；获取塔筒直径和塔筒中心与所述极点之间的水平距离；根据所述切变系数、所述极角、所述塔筒直径以及所述水平距离确定所述风机的标准风速方程；获取所述风机在历史时间段内的多个风机风速和与每个风机风速对应的风力；根据多个风机风速和风力，以及所述标准风速方程确定所述风机的标准风电功率方程；获取所述塔筒上不同位置处在预测时间段内的预测风速；根据所述预测风速、所述标准风速方程以及所述标准风电功率方程确定所述风机在所述预测时间段内的预测风电功率。2.根据权利要求1所述的用于风机风电功率的预测方法，其特征在于，所述确定所述风机的切变系数包括：在所述塔筒上选取所述任意第一高度，并确定所述第一高度位置处的第一风速；确定所述轮毂的第二高度，并获取所述轮毂所在位置的第二风速；根据所述第一高度、所述第一风速、所述第二高度以及所述第二风速确定所述风机的切变系数。3.根据权利要求2所述的用于风机风电功率的预测方法，其特征在于，所述风机的切变系数包括根据公式(1)确定：其中，z为所述第一高度，V
(z)
为所述第一风速，z0为所述轮毂的第二高度，V
z0
为所述第二风速，α为所述风机的切变系数。4.根据权利要求1所述的用于风机风电功率的预测方法，其特征在于，所述根据所述切变系数、所述极角、所述塔筒直径以及所述水平距离确定所述风机的标准风速方程包括：获取所述风机叶片的长度，并将所述风机叶片的长度确定为所述二维极坐标系的极径；根据所述极径、所述极角、所述塔筒直径以及所述水平距离确定塔筒的阻挡系数；根据所述切变系数和所述塔筒的阻挡系数确定所述塔筒的阻挡风速；根据所述阻挡风速、所述风机叶片的长度以及所述切变系数确定所述风机的标准风速方程。5.根据权利要求4所述的用于风机风电功率的预测方法，其特征在于，所述根据所述极径、所述极角、所述塔筒直径以及所述水平距离确定塔筒的阻挡系数包括根据公式(2)确定：
其中，δ(r,θ)为所述塔筒的阻挡系数，d为所述塔筒直径，r为所述极径，L为所述水平距离，θ为所述极角。6.根据权利要求4所述的用于风机风电功率的预测方法，其特征在于，所述根据所述切变系数和所述塔筒的阻挡系数确定所述塔筒的阻挡风速包括公式(3)确定：其中，V
st
为所述阻挡风速，r为所述极径，θ为所述极角，δ(r,θ)所述塔筒的阻挡系数，α为所述风机的切变系数。7.根据权利要求4所述的用于风机风电功率的预测方法，其特征在于，所述根据所述阻挡风速、所述风机叶片的长度以及所述切变系数确定所述风机的标准风速方程包括根据公式(4)确定：其中，为标准风速，R为所述风机叶片的长度，r为所述极径，θ为所述极角，V
st
为所述阻挡风速，V(r,θ)为所述切变系数，δ(r,θ)所述塔筒的阻挡系数。8.根据权利要求1所述的用于风机风电功率的预测方法，其特征在于，所述根据多个风机风速和风力，以及所述标准风速方程确定所述风机的标准风电功率方程包括：针对每个风机风速，通过所述标准风速方程得到对应的标准风机风速；针对每个风机风速，将标准风机风速和风机风力组成风速风力对；建立以所述标准风机风速为横轴、所述风力为纵轴的二维直角坐标系，并在所述二维直角坐标系上将所有的风速风力对进行标注；根据最小二乘法在所述二维直角坐标系上建立标准风电功率曲线，以得到所述标准风电功率方程。9.根据权利要求1所述的用于风机风电功率的预测方法，其特征在于，所述根据所述预测风速、所述标准风速方程以及所述标准风电功率方程确定所述风机在所述预测时间段内的预测风电功率包括：针对每个不同位置处在预测时间段内的预测风速，通过所述标准风速方程得到对应的标准预测风速；
根据每个不同位置处的标准预测风速和所述标准风电功率方程确定所述风机在所述预测时间段内的预测风电功率。10.一种处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勋建，蔡泽林，冯涛，黄金海，李丽，简洲，胡博，叶钰，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：