CN101634722A - 预测风资源的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预测风电场的风资源的方法和装置。所述预测由数字天气预测设备完成,其中,天气预报设备使用气象数据的长期数据集。该数据与风电场的位置相关。风速测量由风电场的至少一个风力涡轮机完成,从而进行大气湍流的参数化。风速测量用于产生数据流,该数据流与所述气象数据的数据集相结合以进行预测。
Description
技术领域
本发明涉及一种预测风资源并且预测可商业操作的风电场的输出的方法和装置。
背景技术
对风资源的预测且由此对风电场输出功率的预测将会改善保证风电场的单位电力生产的能力。
因此,需要准确的预测来改善风力发电值。这可使风电场相比于现在容易实现更大的改进。
预测风资源和风电场输出功率的构思有很多种。这些构思基于中尺度水平的设备的传统数字天气预测,“中尺度气象学(MesoscaleMeteorology)”是对小于天气尺度系统但大于微尺度和风暴尺度积云系统的气象系统的研究。
然而经验表明,这种模型的准确性对于可能与高保额(high penalty)相关联的功率输出保证是不足的。
US 7228235公开了一种改进的预测方法,其中,考虑了可共用位置的长期数据集,所述位置靠近计划风电场位置。测试塔设置在用于收集较短期数据集的潜在新位置处。长期数据集和短期数据集被组合以供计算器学习系统使用。因此能够预测潜在风电场位置的长期数据集。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的预测风资源并且预测风电场的输出功率的方法和装置。
该问题由权利要求1和权利要求8的特征解决。本发明的优选实施例是从属权利要求中的主题。
为了预测,必须在与风力涡轮机的运行有关的水平上进行高分辨率数字天气预测。该水平是大气边界层,因此需要对该水平的大气湍流参数化。
这种参数化是高分辨率数字天气预测的最大误差来源之一,因此正确的参数化将是对有待用于预测的任何设备的关键要求。
根据本发明,通过利用现代风电场的特点得到对湍流的必要参数化:该参数化由风速测量得出,优选在风电场的每个风力涡轮机处完成所述风速测量。
在风力涡轮机的特定高度处,优选在风力涡轮机轮毂的高度处,连续且“实时”地完成该风速测量。
这会获得实时数据流,该实时数据流包括在轮毂所在高度处完成的来自风电场的相当多个或全部风力涡轮机的风速测量。
这些测量与在风力涡轮机处测量的其它气象数据相组合。
尤其是风电场中的全部风力涡轮机的相关数据的组合都用于预测。
该数据传送到数字天气预测模型,从而显著地改进对风电场的预测。
在一个优选实施例中,附加地使用在其它特定高度处的风速测量。这些测量可以由位于风电场内的一个或多个气象桅杆提供。因此能够描述局部风切变。
在一个优选实施例中,对至少两个不同高度测量空气温度,从而为大气稳定性的评估提供信息。
如果风电场位于海上,甚至测量海水温度,这是优选的实施例。
如果空间分布的风力涡轮机用于进行如上所述的速度测量,那么本发明的方法提供了明显更好的预测质量。这使风电场的风速测量又增加了一个或多个附加维度。
如果风电场由单排风力涡轮机组成,那么就由多个或者基本上全部风力涡轮机完成在轮毂所在高度处的风速测量。这导致对湍流更精确的描述,因为对通常的单点风速测量又增加了一个维度。
如果风电场由位于某一区域的风力涡轮机组成,那么就由多个或者基本上全部风力涡轮机完成在轮毂所在高度处的风速测量。这导致对湍流更精确的描述,因为对通常的单点风速测量又增加了两个维度。
必要时,在不同高度处的测量增加了附加维度。
所测量的风速数据和其它气象数据被传送至计算机系统,以用于数字天气预测模型。
所述数据用于修正数字天气预测模型。因此,用于参数化湍流的实时数据是可用的,并且可以与预报模型的稳定性因素一起使用。
因此能够实现对模型的连续调整和修正。
也能够使用所提供的数据进行与历史预报相关联,有利地是用于传送到学习型计算机系统中。
如果预测的风速与风电场的额定功率根据函数相结合,那么风电场的总功率输出可以被准确地预测。
在一个优选实施例中,通过将第一风电场的数据与位于另一位置的第二风电场的数据相结合来改善预测质量。
第一和第二风电场应当位于可以使用同一数字天气预测模型的区域内。
在一个优选实施例中,通过将不是与风电场相关的气象测量添加到数据流中来改善预测质量,例如通过添加附近天气站的数据。
通过增加来自基于卫星的风速测量的信息可以进一步改善预测质量。
通过结合与所用风力涡轮机的停机期相关的信息,和/或通过结合与以所谓的“部分削减模式(partly curtailed mode)”等运行的风力涡轮机相关的信息,可以调整输出预测。
在一个优选实施例中,本发明的方法被实现作为新的风电场或现有风电场的控制软件和/或监控软件的所谓的“附加特征”。
因此为业主提供了有用的附加资源,以改善其预测而不需要大量的附加成本。
附图说明
借助于附图更详细地描述本发明。
图1示出一个风电场WF,其具有用于本发明的成列的风力涡轮机WT11-WT15和WT21-WT25。
具体实施方式
对风电场WF的风资源的预测由天气预报设备WPT完成,其中,天气预报设备WPT使用气象数据的长期数据集。气象数据与风电场WF的位置相关。
风速测量由风电场WF的风力涡轮机中的至少一个完成。在这个示例中,风速测量由六个风力涡轮机WT11、WT13、WT15、WT21、WT23和WT25完成。
风速测量被传输至天气预报设备WPT,其中,所述风速测量用于实现大气湍流的参数化。所述风速测量用作待与气象数据的数据集相组合的附加数据。基于该数据组合以精确的方式完成预测。
Claims (17)
1.一种预测风电场的风资源的方法,
-其中,由数字天气预测设备完成预测,
-其中所述天气预报设备使用与风电场的位置相关的气象数据的长期数据集,
其特征在于,
-由风电场的至少一个风力涡轮机完成风速测量,进而实现大气湍流的参数化,
-所述风速测量用于产生数据流,该数据流与所述气象数据的数据集相结合以进行预测。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在风力涡轮机的特定高度处连续且实时地完成所述风速测量。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,风力涡轮机的轮毂所在高度用作所述特定高度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,风电场的多个风力涡轮机执行风速测量,该风速测量被添加到实时的数据流中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在其它特定高度处执行的风速测量附加地用于形成所述数据流。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述附加的风速测量由位于风电场内的一个或多个气象桅杆完成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,对至少两个不同高度测量空气温度,从而为大气稳定性的评估提供附加的气象信息。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,对于海上风电场而言,测量海水温度作为附加的气象数据。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,将空间分布的风力涡轮机用于进行风速测量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,风速测量和气象数据被传送至计算机系统,从而用于模拟数字天气预测。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,历史预报附加地用于进行数字天气预测。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,预测的风速与风电场的额定功率根据函数相结合,从而预测风电场的总功率输出。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,多个风电场的气象数据和风速测量被用于进行预测,而所述风电场位于使用同一数字天气预测模型的区域内。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,将不是与风电场相关的气象测量附加于所述气象数据和风速测量用于进行预测。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,来自基于卫星的风速测量的信息被附加地用于进行预测。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
-与所用风力涡轮机的停机期相关的信息被附加地用于进行预测,和/或
-与以部分削减模式运行的风力涡轮机相关的信息被附加地用于进行预测。
17.一种预测风电场的风资源的装置,其具有用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法步骤的机构。
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