CN103343733B - 基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法 - Google Patents

Abstract

一种基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法，涉及风力发电技术领域，所解决的是降低成本，及提高判断准确度的技术问题。该方法先获取风电场中所有风机的风速功率曲线对应表，再将发电功率大的风机组成一个大功率风机集合，再依次计算大功率风机集合的发电功率平均值、理论发电量、功率偏移比例，然后再根据各台风机的实时风速查询每台风机的理论功率，再根据查询值及功率偏移比例计算风电场内各台风机的修正功率，再根据各台风机的修正功率、实时发电功率、最大额定发电功率计算各台风机的预警差值，根据各台风机的预警差值判断各台风机是否存在发电功率异常，并适时发出报警信息。本发明提供的方法，判断风机发电异常的准确度高。

Description

基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术，特别是涉及一种基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法的技术。

背景技术

风电场内的风机正常运行时，其发电电量与风电场风力资源、风电场位置、风机子系统运行状态有关，当排除风力资源、风电场位置的影响后，风机设备的运行状态直接关系到风机的发电功率。为方便描述理想情况下的风机发电量，通常每种型号的风机会给出风速－功率曲线对应表，以直观的描述风机发电量和风速的关系。

每种型号的风机，在各个子系统正常工作情况下，其发电量与风速成一定非线性关系。由于风机发电包含多个机械系统，因此存在较大的能量传递损耗，当环境风速超过风机额定切出、低于风机额定切入风速时，风机将退出运行。

及时发现并处理风电场中发电异常的风机，是保证风电场正常运行的重要因素，现有风机发电异常预警系统需要利用传感器采集每台风机中的各个子系统的众多状态量来判断各风机的工作状态，所需输入的信息量较多，实现成本也较高，众多的信息量也会产生较大的误差，判断风机发电异常的准确度也较低。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种实现成本低，且判断风机发电异常准确度高的基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）获取风电场中所有风机的风速功率曲线对应表；

2）将风电场内所有发电功率超过设计容量50%的风机设定为待测风机，将所有待测风机按实时发电功率从大到小排序，并将M台实时发电功率最大的待测风机组成一个大功率风机集合Wg，则有M=0.5Nh，Nh为待测风机的总数；

3）计算大功率风机集合Wg中M台风机的发电功率平均值，具体计算公式为：

$P_{\mathrm{aver}}=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j/M;$

式中，P_aver为大功率风机集合Wg中的M台风机的发电功率平均值，P_j为大功率风机集合Wg中的第j台风机的实时发电功率；

4）获取测风塔的实时风速，记为U_t；

根据风速功率曲线对应表查询大功率风机集合Wg中的各台风机在风速为U_t时的理论功率，计算大功率风机集合Wg中M台风机的理论发电量，具体计算公式为：

$P_{\mathrm{coun}}=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Twp}(j,U_t);$

式中，P_coun为大功率风机集合Wg中M台风机的理论发电量，Twp(j,U_t)是大功率风机集合Wg中的第j台风机在风速为U_t时的理论功率；

5）计算大功率风机集合Wg中M台风机的功率偏移比例，具体计算公式为：

δ=P_coun/M/P_aver；

式中，δ为大功率风机集合Wg中M台风机的功率偏移比例；

6）获取风电场内各台风机的实时风速，并通过风速功率曲线对应表查询每台风机在实时风速时的理论功率；

7）计算风电场内各台风机的修正功率，具体计算公式为：

P_m,i=Twp(i,U_i)×δ；

式中，P_m,i为风电场内第i台风机的修正功率，U_i为风电场内第i台风机的实时风速，Twp(i,U_i)为风电场内第i台风机在风速为U_i时的理论功率；

8）计算各台风机的预警差值，具体计算公式为：

f(i)=fabs(P_m,i-P_i)-0.1×P_n,i；

式中，f(i)为风电场内第i台风机的预警差值，P_i为大功率风机集合Wg中的第i台风机的实时发电功率，P_n,i为风电场内第i台风机的最大额定发电功率；

9）对于风电场内第i台风机，如果存在f(i)>0，则表明风电场内第i台风机的发电功率异常，则发出报警信息。

本发明提供的基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法，考虑风电场的风机环境因数，实现风机的风速发电功率曲线的实时修正，将修正后的发电功率与实时功率进行对比，按照差异限值进行相应的报警处理，本方法仅仅需要其他风机的实时发电信息、风电场测风塔风力资源信息来实现风机的风速发电功率曲线的修正计算，具有输入信息少、实现成本低的特点，判断风机发电异常的准确度也较高。

附图说明

图1是本发明实施例基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法的计算流程图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）获取风电场中所有风机的风速功率曲线对应表；

2）将风电场内所有发电功率超过设计容量50%的风机设定为待测风机，将所有待测风机按实时发电功率从大到小排序，并将M台实时发电功率最大的待测风机组成一个大功率风机集合Wg，则有M=0.5Nh，Nh为待测风机的总数；

3）计算大功率风机集合Wg中M台风机的发电功率平均值，具体计算公式为：

$P_{\mathrm{aver}}=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j/M;$

式中，P_aver为大功率风机集合Wg中的M台风机的发电功率平均值，P_j为大功率风机集合Wg中的第j台风机的实时发电功率；

4）获取测风塔的实时风速，记为U_t；

根据风速功率曲线对应表查询大功率风机集合Wg中的各台风机在风速为U_t时的理论功率，计算大功率风机集合Wg中M台风机的理论发电量，具体计算公式为：

$P_{\mathrm{coun}}=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{TWP}(j,U_t);$

式中，P_coun为大功率风机集合Wg中M台风机的理论发电量，Twp(j,U_t)是大功率风机集合Wg中的第j台风机在风速为U_t时的理论功率；

5）计算大功率风机集合Wg中M台风机的功率偏移比例，具体计算公式为：

δ=P_coun/M/P_aver；

式中，δ为大功率风机集合Wg中M台风机的功率偏移比例；

6）获取风电场内各台风机的实时风速，并通过风速功率曲线对应表查询每台风机在实时风速时的理论功率；

7）计算风电场内各台风机的修正功率，具体计算公式为：

P_m,i=Twp(i,U_i)×δ；

式中，P_m,i为风电场内第i台风机的修正功率，U_i为风电场内第i台风机的实时风速，Twp(i,U_i)为风电场内第i台风机在风速为U_i时的理论功率；

8）计算各台风机的预警差值，具体计算公式为：

f(i)=fabs(P_m,i-P_i)-0.1×P_n,i；

式中，f(i)为风电场内第i台风机的预警差值，P_i为大功率风机集合Wg中的第i台风机的实时发电功率，P_n,i为风电场内第i台风机的最大额定发电功率；

9）对于风电场内第i台风机，如果存在f(i)>0，则表明风电场内第i台风机的发电功率异常，则发出报警信息。

Claims (1)

1.一种基于风速功率曲线的风机发电功率预警方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）获取风电场中所有风机的风速功率曲线对应表；

2）将风电场内所有发电功率超过设计容量50%的风机设定为待测风机，将所有待测风机按实时发电功率从大到小排序，并将M台实时发电功率最大的待测风机组成一个大功率风机集合Wg，则有M=0.5Nh，Nh为待测风机的总数；

3）计算大功率风机集合Wg中M台风机的发电功率平均值，具体计算公式为：

$P_{\mathrm{aver}}=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_j/M;$

式中，P_aver为大功率风机集合Wg中的M台风机的发电功率平均值，P_j为大功率风机集合Wg中的第j台风机的实时发电功率；

4）获取测风塔的实时风速，记为U_t；

根据风速功率曲线对应表查询大功率风机集合Wg中的各台风机在风速为U_t时的理论功率，计算大功率风机集合Wg中M台风机的理论发电量，具体计算公式为：

$P_{\mathrm{coun}}=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Twp}(j,U_t);$

式中，P_coun为大功率风机集合Wg中M台风机的理论发电量，Twp(j,U_t)是大功率风机集合Wg中的第j台风机在风速为U_t时的理论功率；

5）计算大功率风机集合Wg中M台风机的功率偏移比例，具体计算公式为：

δ=P_coun/M/P_aver；

式中，δ为大功率风机集合Wg中M台风机的功率偏移比例；

6）获取风电场内各台风机的实时风速，并通过风速功率曲线对应表查询每台风机在实时风速时的理论功率；

7）计算风电场内各台风机的修正功率，具体计算公式为：

P_m,i=Twp(i,U_i)×δ；

式中，P_m,i为风电场内第i台风机的修正功率，U_i为风电场内第i台风机的实时风速，Twp(i,U_i)为风电场内第i台风机在风速为U_i时的理论功率；

8）计算各台风机的预警差值，具体计算公式为：

f(i)=fabs(P_m,i-P_i)-0.1×P_n,i；

式中，f(i)为风电场内第i台风机的预警差值，P_i为大功率风机集合Wg中的第i台风机的实时发电功率，P_n,i为风电场内第i台风机的最大额定发电功率；

9）对于风电场内第i台风机，如果存在f(i)>0，则表明风电场内第i台风机的发电功率异常，则发出报警信息。