风电场功率预测方法技术

本发明专利技术提供了一种风电场功率预测方法，包括以下步骤：A、根据风场风资源特性，确定风场的主风向；B、按照风机类型，对风电场内的各风机进行分组；C、对相同风机类型下的各风机，根据风机安装的地理位置差异进行再分组；D、计算各风机类型下风机分组的平均风速值，并由风机分组的平均风速值求得风机分组的风机功率，最后将各风机类型下所有风机分组的风机功率相加求和。从而在较低成本下实现风电场功率的高效精确预测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
风具有波动性、间歇性、低能量密度等特点，这些特点决定风电功率也是波动的、 间歇的。当风力发电在电网中所占的比例较小时，上述特点不会对电网带来明显影响。但是，随着风力发电装机容量的迅猛发展，风电在电网中的比例不断增加，由此风电的这一特点对于电网的安全、稳定运行及保证电能质量的影响越来越明显。对风电场功率进行预测，能使电力调度部门提前根据风电功率变化及时调整调度计划，从而保证电能质量，减少电网备用容量，降低电网运行成本。这是减轻风电对电网造成不利影响的一种有效途径。目前的中，按照风速预测的分辨率大小不同，可以分为以下两种预测方式I.风场预测方式通过预测风场平均风速得到风场总功率；2.风机预测方式通过预测单台风机风速得到单台风机功率，然后将各风机功率求和后得到风场总功率。其中，风机预测方式同风场预测方式相比，由于其风速预测分辨率更高，且单台风机风速和功率之间映射关系更精确，因此预测精度较高。但风机预测方式由于要对风场中的每台风机单独建立预测模型，对于风机较多的风场而言，其预测效率较低，且运行及维护成本过高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种风电场风机功率预测方法，以在较低成本下实现风电场功率的高效精确预测。本专利技术提供的一种，包括以下步骤A、根据风场风资源特性，确定风场的主风向；B、按照风机类型，对风电场内的各风机进行分组；C、对相同风机类型下的各风机，根据风机安装的地理位置差异进行再分组；D、计算各风机类型下风机分组的平均风速值，并由风机分组的平均风速值求得风机分组的风机功率，最后将各风机类型下所有风机分组的风机功率相加求和。由上可以看出，本专利技术方法通过分析风场中每台风机的风资源特性,并结合风机类型将风场风机划分为多个风机组，最终根据不同风机组的平均风速求得风场的总功率， 由此实现低成本下高精度风场功率的预测，且较现有的风机预测方式而言效率更高。在上述方法中，所述步骤A包括以下子步骤Al、使用风场测风塔采集风场风向数据A2、将该风向数据与风机数据采集系统采集到的各风机的风速数据进行时间同A2、将具有最大风速数据量的风向范围设置为该风场的主风向。在上述方法中，所述步骤C包括以下子步骤Cl、将与风机类型功率曲线的爬升区间相对应的风速区间确定为该类型风机的敏感风速区间，取该功率曲线爬升段的上下极值所对应的风速值作为该类型风机敏感风速区间的上下界；C2、计算各风机类型下的所有风机的平均风速；C3、采集各风机类型下所有风机的平均风速处于各风机类型的敏感风速区间内时，各风机类型下每台风机的所有风速数据，并求出每台风机的平均风速；C4、利用聚类分析原理进一步划分在风场主风向下相同风机类型中具有相近平均风速的风机。由上可以看出，上述子步骤实现了按风资源划分风机的目的，由此可将具有相近风资源特性的风机划分为一组，进而提升了整个风场功率预测的准确性。在上述方法中，步骤C2所述平均风速的计算为将风机类型下的由风机数据采集系统采集到的风场主风向下所有风机的风速求和后除以该风机类型下的·风机数量。在上述方法中，所述步骤C4包括以下子步骤C41、预设某风机类型下的风机分组数为N，其中N小于该风机类型下的风机数量；C42、提取出该风机类型下各风机平均风速值中的最小值和第二小的值，以这两个值构成小组XI，而其余的平均风速值构成了另一个小组X2 ；C43、比较小组Xl内的数值最大距离Xlniax-Xlniin与小组XI、X2之间的最小距离 X2min-Xlmax，其中，Xlmax为小组Xl内的风速最大值，Xlmin为小组Xl内的风速最小值，X2min为小组X2内的风速最小值如果小组Xl内的数值最大距离小于其与小组X2之间的最小距离，则暂定Xl为一单独的小组，并从小组X2中取出最小的两个值形成新的小组X3，余下的数值为另一小组 X2-X3，继续比较小组Xl、X3内的数值最大距离与由余下数值构成的小组X2-X3之间的最小距离，当最终得到的分组数达到风机分组数N时，终止分组；如果小组Xl内的数值最大距离大于或等于其与小组X2之间的最小距离，则将小组X2中的最小值划入小组Xl后，继续比较小组Xl内的数值最大距离与小组X1、X2之间的最小距离，当最终得到的分组数达到风机分组数N时，终止分组。在上述方法中，所述步骤C42还包括将上述各风机平均风速数据统一处理成取小数点后一位的数据。在上述方法中，在所述步骤C4之后还包括对于各风机类型下已分好的小组，计算出各小组的平均风速值后，将各小组的平均风速值作为一大组风速数据，继续利用聚类分析原理将这一大组风速数据划分为若干小组。在上述方法中，所述利用聚类分析原理划分一大组风速数据包括以下步骤预设分组数为N’，其中N’小于该大组风速数据的数量；提取出该大组风速数据中的最小值和第二小的值，以这两个值构成小组Y1，而其余的风速数据构成了另一个小组Y2 ；比较小组Yl内的数值最大距离Ylniax-Ylniin与小组Yl、Y2之间的最小距离 Y2min-Ylmax，其中，Ylmax为小组Yl内的风速最大值，Ylmin为小组Yl内的风速最小值，Y2min为小组Y2内的风速最小值如果小组Yl内的数值最大距离小于其与小组Y2之间的最小距离，则暂定Yl为一单独的小组，并从小组Y2中取出最小的两个值形成新的小组X3，余下的数值为另一小组 Y2-Y3，继续比较小组Yl、Y3内的数值最大距离与由余下数值构成的小组Υ2-Υ3之间的最小距离，当最终得到的分组数达到预设分组数N’时，终止分组；如果小组Yl内的数值最大距离大于或等于其与小组Υ2之间的最小距离，则将小组Υ2中的最小值划入小组Yl后，继续比较小组Yl内的数值最大距离与小组Υ1、Υ2之间的最小距离，当最终得到的分组数达到预设分组数N’时，终止分组。附图说明图I为本专利技术提供的流程图2为某风场测风塔风向数据分布图；·图3为各种不同类型风机标准功率曲线图。具体实施方式本专利技术提供的一种的主要原理是根据风机在风场具有代表性的风况条件下的风速差异，将风机分组，最终将由每个风机组的平均风机风速求得的每个风机组风机功率求和得出风场总功率，由此无需计算每台风机的风机功率，只需计算具有相同风资源特性的风机平均功率后将各组平均功率求和便可得到风场总功率。因此，在保证了风场总功率计算精度的同时，省去了大量的冗繁计算。下面结合附图，详细介绍本专利技术提供的一种。如图I所示，本专利技术的包括以下步骤步骤100 :根据风场风资源特性，确定风场的主风向。在风电场中，对风机风速影响最大的是风场主风向，风场主风向为具有代表性的风况条件，因此，各风机在风场主风向下的风机风速为具有代表性的风机风速。在本步骤中，使用风场测风塔采集风场风向数据，同时将该风向数据与风机数据采集系统采集到的各风机的风速数据进行时间同步(以便能够真实反映在当前风向下的风机实时风速)，并将采集到的风向数据量和风向值作成如图2所示的风向数据分布图，其中， 横坐标为测风塔在一定时间内采集到的风向数据量，纵坐标为测风塔风向值。分析该风向数据分布图，可根据风向区间范围内采集到的风向数据量的多少作为判断主风向的标准。 例如，如图2所示，在风向值为O至90度时风向数据量最大，大约有18000个左右；在风向值为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场功率预测方法，其特征在于，包括以下步骤：A、根据风场风资源特性，确定风场的主风向；B、按照风机类型，对风电场内的各风机进行分组；C、对相同风机类型下的各风机，根据风机安装的地理位置差异进行再分组；D、计算各风机类型下风机分组的平均风速值，并由风机分组的平均风速值求得风机分组的风机功率，最后将各风机类型下所有风机分组的风机功率相加求和。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙翰墨，申烛，孟凯锋，李闯，
申请(专利权)人：中能电力科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：