CN102664409A - 一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法 - Google Patents

一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法 Download PDF

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Abstract

一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法，其特点是，包括以下步骤：数据采集，采集风电场开机状态下各风力机组每分钟的输出功率；数据处理，依照开机状态下风力机组数目进行功率求和得到整个风电场每分钟的实际输出功率
Figure 626390DEST_PATH_IMAGE002
，将连续15个
Figure 4281DEST_PATH_IMAGE002
进行算术平均，得到整个风电场每15分钟的实际平均输出功率
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；仿真计算，输入仿真输入量，采用持续法进行未来4个小时整个风电场功率的预测，即将当前时刻的实际平均功率值
Figure 667344DEST_PATH_IMAGE003
作为对未来16个时点的预测值；误差分析，误差评价标准执行国家能源局于2011年《风电场功率预测预报管理暂行办法》中的准确率和合格率的要求，给出该计算方法的精确度。具有方法科学、合理，简单、实用，计算速度快，精度更高等优点。

Description

一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法
技术领域
本发明涉及风电技术领域，是一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法。
背景技术
随着当前风力发电的迅速发展、风电装机容量的不断扩大，风电场并网对电力系统的影响已经不可忽视。大规模风电场接入电网运行时，大幅度地风电功率波动会对电网的功率平衡和频率调节带来不利影响。如果可以对风电场的发电功率进行预测，电力调度部门就能够根据风电功率变化预先安排调度计划，保证电网的功率平衡和运行安全。因此高精度的风电功率预测是实现大规模风力发电联网运行的一个重要手段。
风电功率实时预测是指自预测时刻起未来15分钟至4小时的预测预报，时间分辨率为15分钟。实时预测的意义在于滚动修正计划曲线，及时调整有功出力。
传统的风电场风电功率实时预测模型的研究方法，通常是首先获取数值天气预报中的风速、风向数据，再将通过风速-功率对应曲线来得到整个风电场的输出功率数值。该方法很显然忽略了风电场风电功率在时序上的相关特性，因此上述传统方法成本高，但精度差。
发明内容
本发明的目的是，提供一种方法科学、合理，简单、实用，计算速度快，精度更高，能够满足在线使用要求的基于对实测数据的风电场风电功率实时预测的计算方法。
本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法，其特征是，它包括以下步骤：
（1）数据采集
采集风电场各风力机组每分钟的输出功率                                                
Figure 783321DEST_PATH_IMAGE001
（i=1,…,n）且各风力机组输出功率的数据必须覆盖每一台开机状态下的风力机组，即i=1,…,n，n为风电场开机状态下风力机组数；
（2）数据处理
按数据采集步骤（1）采集的数据，依照开机状态下风力机组数目进行功率求和得到整个风电场每分钟的实际输出功率
Figure 62304DEST_PATH_IMAGE002
，进行求和得到整个风电场每分钟的实际输出功率
Figure 98393DEST_PATH_IMAGE003
其中：
Figure 724547DEST_PATH_IMAGE001
为风电场第i台风力机组每分钟的实际输出功率；
Figure 173982DEST_PATH_IMAGE002
为整个风电场每分钟的实际输出功率；
从实测起始点开始将连续15个每分钟的实际输出功率求算术平均值，得到整个风电场每15分钟的实际平均输出功率
Figure 434380DEST_PATH_IMAGE005
其中：m为连续15分钟中的第m分钟；
Figure 231434DEST_PATH_IMAGE006
为风电场第m分钟的实际输出功率；
Figure 653319DEST_PATH_IMAGE004
为风电场每15分钟的实际平均输出功率；
采用持续法进行未来4个小时整个风电场功率的预测，也就是将当前每15分钟的实际功率值
Figure 826812DEST_PATH_IMAGE004
作为对未来16个时点（每15分钟一个时点）的预测值；即
Figure 837493DEST_PATH_IMAGE007
，j=1,2,3…,16
其中，j为未来连续16个时点中的第j个时点（每15分钟一个时点）
Figure 805449DEST_PATH_IMAGE008
为对整个风电场未来第j个时点输出功率的预测值；
（3）仿真计算
输入仿真输入量：风电场实测开机状态下的各台风力机组每分钟的风电功率数据；
（4）误差分析
误差评价标准执行中国华人民共和国国家能源局2011年《风电场功率预测预报管理暂行办法》中规定的准确率和合格率的要求，设 
Figure 963898DEST_PATH_IMAGE009
为k时段的实际平均功率；
Figure 409923DEST_PATH_IMAGE010
为k时段的预测平均功率；N为日考核总时段；Cap为风电场开机容量，那么，实时预测准确率定义为： 
Figure 540690DEST_PATH_IMAGE011
合格率定义为：
Figure 492597DEST_PATH_IMAGE012
其中若
Figure 76025DEST_PATH_IMAGE013
，则
Figure 325740DEST_PATH_IMAGE014
；若
Figure 311014DEST_PATH_IMAGE015
，则
Figure 683089DEST_PATH_IMAGE016
给出风电场记录的实测风电场开机状态下的各台风力机组每分钟功率实测数据作为输入，把模型计算的预测功率与实测功率通过上述误差评价标准进行误差计算，给出该计算方法的精确度。
本发明的一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法，通过对风电场实测开机状态下各台风力机组的输出功率数据进行分析，得到整场的风电功率数据，通过将当前时刻的实际功率值作为未来4个小时整个风电场功率的预测值来进行风电功率实时预测。具有方法科学、合理，简单、实用，计算速度快，精度更高，能够满足在线使用要求等优点。
附图说明
图1为本发明的预测方法下向阳风电场输出功率曲线与实测的向阳风电场输出功率曲线的对比图，
图中：标注虚线曲线为预测输出功率，实线曲线为实测输出功率，其中纵坐标为输出功率值，横坐标表示时间，其中每一个刻度表示15分钟。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明的一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法进行详细说明。
本发明的一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法，包括以下步骤：
（1）数据采集
采集风电场各风力机组每分钟的输出功率
Figure 753814DEST_PATH_IMAGE001
（i=1,…,n）且各风力机组输出功率
Figure 807220DEST_PATH_IMAGE001
的数据必须覆盖每一台开机状态下的风力机组，即i=1,…,n，n为风电场开机状态下风力机组数；
（2）数据处理
按数据采集步骤（1）采集的数据，依照开机状态下风力机组数目进行功率求和得到整个风电场每分钟的实际输出功率
Figure 647000DEST_PATH_IMAGE002
，进行求和得到整个风电场每分钟的实际输出功率
Figure 940709DEST_PATH_IMAGE003
其中：为风电场第i台风力机组每分钟的实际输出功率；
Figure 90248DEST_PATH_IMAGE002
为整个风电场每分钟的实际输出功率；
从实测起始点开始将连续15个每分钟的实际输出功率求算术平均值，得到整个风电场每15分钟的实际平均输出功率
Figure 784535DEST_PATH_IMAGE004
Figure 498413DEST_PATH_IMAGE005
其中：m为连续15分钟中的第m分钟；
Figure 543729DEST_PATH_IMAGE006
为风电场第m分钟的实际输出功率；
Figure 938938DEST_PATH_IMAGE004
为风电场每15分钟的实际平均输出功率；
采用持续法进行未来4个小时整个风电场功率的预测，也就是将当前每15分钟的实际功率值
Figure 487731DEST_PATH_IMAGE004
作为对未来16个时点（每15分钟一个时点）的预测值；即
，j=1,2,3…,16
其中，j为未来连续16个时点中的第j个时点（每15分钟一个时点）
Figure 655856DEST_PATH_IMAGE008
为对整个风电场未来第j个时点输出功率的预测值；
（3）仿真计算
输入仿真输入量：风电场实测开机状态下的各台风力机组每分钟的风电功率数据；
（4）误差分析
误差评价标准执行中国华人民共和国国家能源局2011年《风电场功率预测预报管理暂行办法》中规定的准确率和合格率的要求，设
Figure 589177DEST_PATH_IMAGE009
为k时段的实际平均功率；
Figure 258055DEST_PATH_IMAGE010
为k时段的预测平均功率；N为日考核总时段；Cap为风电场开机容量，那么，实时预测准确率定义为： 
Figure 579315DEST_PATH_IMAGE011
合格率定义为：
Figure 68065DEST_PATH_IMAGE012
其中若
Figure 70657DEST_PATH_IMAGE013
，则
Figure 407091DEST_PATH_IMAGE014
；若
Figure 571356DEST_PATH_IMAGE015
，则
Figure 812982DEST_PATH_IMAGE016
给出风电场记录的实测风电场开机状态下的各台风力机组每分钟功率实测数据作为输入，把模型计算的预测功率与实测功率通过上述误差评价标准进行误差计算，给出该计算方法的精确度。
图1为本发明的一种预测方法预测的向阳风电场输出功率曲线与实测的向阳风电场输出功率曲线的对比图，图中标注虚线曲线为预测输出功率，实线曲线为实测输出功率。其中纵坐标为输出功率值。横坐标表示时间其中每一个刻度表示15分钟。预测的向阳风电场输出功率曲线方法遵照具体实施方式的步骤。根据每个时刻测得的风电场的实际输出功率、实际风电场各风力机组的停机情况，计算求取每个时刻的未来风电场实时预测总输出功率，绘制向阳风电场预测输出功率曲线（如图虚线曲线）。在预测7天的风电场功率变化情况后，求得准确率平均值为93.76%；合格率平均值为91.00%。
本发明的具体实施方式并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动的简单复制和改进，应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于实测数据风电场风电功率实时预测的计算方法，其特征是，它包括以下步骤：
（1）数据采集
采集风电场各风力机组每分钟的输出功率                                                （i=1,…,n）且各风力机组输出功率
Figure 453488DEST_PATH_IMAGE001
的数据必须覆盖每一台开机状态下的风力机组，即i=1,…,n，n为风电场开机状态下风力机组数；
（2）数据处理
按数据采集步骤（1）采集的数据，依照开机状态下风力机组数目进行功率求和得到整个风电场每分钟的实际输出功率，进行求和得到整个风电场每分钟的实际输出功率
Figure 261224DEST_PATH_IMAGE003
其中：为风电场第i台风力机组每分钟的实际输出功率；
Figure 90037DEST_PATH_IMAGE002
为整个风电场每分钟的实际输出功率；
从实测起始点开始将连续15个每分钟的实际输出功率求算术平均值，得到整个风电场每15分钟的实际平均输出功率
Figure 306255DEST_PATH_IMAGE004
Figure 188760DEST_PATH_IMAGE005
其中：m为连续15分钟中的第m分钟；
Figure 603561DEST_PATH_IMAGE006
为风电场第m分钟的实际输出功率；
Figure 546109DEST_PATH_IMAGE004
为风电场每15分钟的实际平均输出功率；
采用持续法进行未来4个小时整个风电场功率的预测，也就是将当前每15分钟的实际功率值
Figure 984044DEST_PATH_IMAGE004
作为对未来16个时点的预测值；即
，j=1,2,3…,16
其中，j为未来连续16个时点中的第j个时点，每15分钟一个时点；
Figure 690280DEST_PATH_IMAGE008
为对整个风电场未来第j个时点输出功率的预测值；
（3）仿真计算
输入仿真输入量：风电场实测开机状态下的各台风力机组每分钟的风电功率数据；
（4）误差分析
误差评价标准执行中国华人民共和国国家能源局2011年《风电场功率预测预报管理暂行办法》中规定的准确率和合格率的要求，设 
Figure 538150DEST_PATH_IMAGE009
为k时段的实际平均功率；
Figure 463381DEST_PATH_IMAGE010
为k时段的预测平均功率；N为日考核总时段；Cap为风电场开机容量，那么，实时预测准确率定义为： 
Figure 750006DEST_PATH_IMAGE011
合格率定义为：
Figure 77082DEST_PATH_IMAGE012
其中若
Figure 361433DEST_PATH_IMAGE013
，则
Figure 587009DEST_PATH_IMAGE014
；若
Figure 349428DEST_PATH_IMAGE015
，则
Figure 531011DEST_PATH_IMAGE016
给出风电场记录的实测风电场开机状态下的各台风力机组每分钟功率实测数据作为输入，把模型计算的预测功率与实测功率通过上述误差评价标准进行误差计算，给出该计算方法的精确度。
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