本发明专利技术公开了一种通用的用于风电功率预测的风电场历史数据的预处理方法和装置。利用统计拟合的方法，形成数值天气预报(NWP)数据和风电场实测功率的统计拟合曲线，在考虑一定误差范围的情况下，剔除限电、NWP故障等明显的功率异常点。根据风电场实测功率与统计拟合曲线对应历史数据的比较，判断风电场是否发生扩建，并选择相应的样本更新频率，保证有效样本集中均为风电场最新的有效数据。本发明专利技术介绍的用于风电功率预测的数据预处理装置可以方便的集成到各种风电功率预测系统中，进一步提高风电功率系统的预测精度、工程实用性和系统的自适应能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风电场功率预测领域，涉及ー种风电功率短期预测装置和方法，尤其是ー种通用的用于风电功率预测的数据预处理装置及方法。
技术介绍
由于化石燃料的日益枯竭，风能作为ー种清洁、无污染的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。但由于风能的间歇性、波动性，风电大规模接入将对电网产生巨大影响， 并使电力系统的实时运行调度和潮流控制难度増加。因此对风电场发电功率进行预测具有重要意义。对风电场的出力进行短期预测，电カ调度部门能够根据风电出力变化调整调度计划，减少系统的备用容量，降低系统的运行成本。根据风电场预测的出力曲线优化常规机组的出力，可以降低运行成本，增强系统的安全性、可靠性和可控性。根据输入数据的不同，风电功率预测方法可以分为采用数值天气预报(Numerical Weather Prediction-NWP)与不采用数值天气预报两种。不采用数值天气预报的预测模型主要考虑大气条件的持续性，在超短期内具有较好的效果。但当时间尺度较大吋，必须采用考虑数值天气预报的预测方法。此方法大致可以分为物理法和统计法。物理法不需要历史数据的支持，根据大气边界层动力学和边界层气象的理论，直接建立数值天气预报预测模型。统计法_在建立ー个输入数据(数值天气预报、历史数据、实测数据)与输出风电功率间的映射关系，不仅需要风电场历史数据的支持，而且要求风电场数值天气预报数据和实测的风电场输出功率之间具有一致性。然而，风电场实际运行过程中可能出现多种异常变化，导致数值天气预报数据和风电场输出功率之间失去相关性。如在风能密集的地区，部分热电厂承担冬季供暧的任务， 风电场可能出现弃风现象。同时为保证系统安全稳定运行，在特殊运行方式下可能限制风电场的出力。这些人为因素使得风电场输出功率的变化规律无法保持一致。另外，部分风电场往往分为多期建设，在一期风电场投入运行后，再陆续建设后续风电场。风电场装机容量的不断増加，使得同一风速对应的风电场出力相差较大，使得风速与风电场输出功率间的不一致性加剧。此外，风电机组本身的故障停运、NWP的预测误差、功率测量坏点、数据传输故障等问题均可能加剧NWP预测数据和风电场输出功率之间的不一致性。此时如果直接利用此历史数据进行风电功率预测，即使经过较长的训练过程，也很难得到良好的预测效果。我国风电利用技术起步较晚，风电场功率预测技术尚不成熟，预测精度较低。目前投入运行的各种风电功率预测系统均未考虑风电场历史数据中存在的不一致性问题，且未考虑系统运行过程中的风电场扩建问题，自适应能力和工程实用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述背景中提到的问题，提供ー种通用的用于风电功率预测的历史数据预处理方法和装置。此专利技术旨在解决NWP历史数据和风电场历史测量功率不一致性问题，自动判断风电场是否发生扩建并采用相应的措施，提高风电场功率预测方法的自适应性和工程实用性。本专利技术克服上述现有技术的缺点，提供的风电场功率数据预处理装置，包括如下模块数据采集模块，采集风电场的NWP历史数据及对应的风电场实测功率；统计拟合曲线生成模块，利用采集的信息和保存的有效样本集生成新的统计拟合曲线，修正曲线參数；风电场扩建判断模块，统计风电场实测功率超过历史对应数据的功率点个数，若一段时间内超过一定比例，则认为风电场发生扩建；有效样本选择模块，根据生成的统计拟合曲线并考虑一定的拟合误差，剔除所采集的风电场数据中明显偏离统计拟合曲线的功率点；快速更新样本模块和慢速更新样本模块，通过选择不同的模块即可设定不同的样本更新频率。基于所述数据预处理系统的数据预处理方法，包括如下步骤A.装置启动初始化、断电或故障恢复后，首先由数据采集模块采集风电场的NWP 历史数据和对应的风电场实测功率，进而调用统计拟合模块生成风电场的初始统计拟合曲线。结合风电机组的风速-功率曲线的特点，整个风电场风速-功率曲线应大体服从类似规律低风速区，出力较少；超过额定风速后，出力平稳；中间过程出力逐渐増大。故可以利用下式所述S型曲线拟合风电场历史数据的统计规律。权利要求1.ー种通用的用于风电功率预测的数据预处理装置，其特征在干，包括如下模块 数据采集模块，采集风电场的数值天气预报NWP历史数据及对应的风电场实测功率； 统计拟合曲线生成模块，利用采集的信息和保存的有效样本集生成新的统计拟合曲线，修正曲线參数；风电场扩建判断模块，统计风电场实测功率超过历史对应数据的功率点个数，若一段时间内超过一定比例，则认为风电场发生扩建；有效样本选择模块，根据生成的统计拟合曲线并考虑一定的拟合误差，剔除所采集的风电场数据中明显偏离统计拟合曲线的功率点；快速更新样本模块和慢速更新样本模块，通过选择不同的模块即可设定不同的样本更新频率。2.基于权利要求1所述数据预处理装置的数据预处理方法，其特征在于(1)装置启动初始化、断电或故障恢复后，首先由数据采集模块采集风电场的NWP历史数据和对应的风电场实测功率，进而调用统计拟合模块生成风电场的初始统计拟合曲线；(2)装置正常运行时，采用下述步骤1)由数据采集模块采集风电场的NWP预测数据和对应的风电场实测功率；2)利用近期采集的数据信息，判断风电场是否发生扩建；具体方法为统计短时间内， 风电场实测出力明显高于历史统计值的数据个数，当此类数据超过一定比例时认为风电场发生扩建；3)根据风电场是否发生扩建选择相应的处理流程，更新有效样本集。3.基于权利要求2所述数据预处理装置的数据预处理方法，其特征在干，所述步骤(1) 风电场的统计拟合规律采用下式描述4.基于权利要求2所述数据预处理装置的数据预处理方法，其特征在干，所述步骤(2) 中2)风电场实测出力是否超过历史统计值采用下式判断5.基于权利要求2所述数据预处理装置的数据预处理方法，其特征在干，所述步骤(2) 中2)风电场是否发生扩建采用下述方法判断连续统计一段时间的数据，若风电场实测出力超过历史统计值的数据超过一定比例， 则认为风电场发生扩建。6.如权利要求2所述数据预处理装置的数据预处理方法，其特征在干，所述步骤(2)中 3)按照如下过程A当风电场发生扩建吋，其流程如下调用统计拟合曲线生成模块，重新计算曲线參数；调用有效样本选择模块，剔除明显偏离拟合曲线的功率异常点；调用快速更新样本模块，设置相应參数，使有效样本集以较快频率更新；B当风电场未扩建吋，其流程如下调用有效样本选择模块，利用原有的统计拟合曲线剔除功率异常点； 调用慢速更新样本模块，使有效样本集以较慢频率更新，保证有效样本集中均为风电场最新数据。7.ー种通用的用于风电功率预测的数据预处理方法，其特征在干，包括如下步骤(1)首先根据风电场历史数据形成初始统计拟合曲线，得到NWP预测风速和风电场输出功率间的统计规律，该规律用下式所述S型曲线描述；_ l + ae-hv其中，ν为NWP预测的风速；P为对应的风电场输出功率；k、a和b为统计拟合曲线的參数；(2)读取风电场的实测功率，并与对应的历史数据相比较；(3)统计短时间内实测值明显超出历史数据的功率点的个数，当此类数据超过一定比例时认为风电场发生了扩建，选择样本快速更新程序，并设置快速更新标志UpdateFlag ；在考虑一定的统计曲线拟合误差的基础上，实测功率是否超过历史数据点采用下式判断本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：别朝红，安佳坤，贺旭伟，陈筱中，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。