CN108959174A - 一种风电系统发电量的计算方法 - Google Patents

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吴智泉
张真真
郑钦
马彦
王明杰
吴君仪
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Abstract

本发明为一种风电系统发电量的计算方法，包括：1)数据获取，并按固定时间段进行数据采集，2)电量累积差值计算，3)分析电量累积值差值是否正常，若为异常，以矫正值替换，4)合计起始时间到结束时间内总发电量。优选地，开始时间为当日0点，结束时间为当日24点。优选地，固定时间段为2分钟‑5分钟。通过本算法即使在数据采集过程中通讯中断、数据异常跳变等情况下，也能尽量减少计算误差。适用于风电系统发电量的计算。

Description

一种风电系统发电量的计算方法
技术领域
本发明涉及一种发电量的计算方法，尤其涉及一种风电系统发电量的计算方法。
背景技术
现有两种计算风电系统发电量的方法
方法一：有功功率积分法
现有风电系统可记录不同时刻风电系统的有功发电功率，将有功的发电功率与需要测量的时间段的时间进行积分，即可计算某时间段内风电系统的总发电量。但是有功功率积分方法的准确性依赖于有功功率数据的准确和积分时间的连续性，数据在风电系统数据采集中断或者有功功率数据出现异常时，不能准确计算实际发电量；同时由于从实际上不能对每时每刻的有功功率数据都予以记录，故通过有功功率积分法计算出的总发电量只能是理论数值，而不能使实际数值。
方法二：总发电量差值法
现有风电系统可记录不同时刻风电系统的电量累积值D、将结束时间电量累计值D结束与开始时间的电量累积值D开始求差值，即可得到从开始时间到结束时间内，风电系统的总发电量。但是总发电量差值法的准确性完全依赖于开始时间电量累积值与结束时间电量累计值的数值，在该值出现异常或者风电系统的总发电量出现归零时，不能准确计算实际发电量。
发明内容
本发明为克服先前算法存在的问题，提供一种风电系统电量计算方法，通过本算法即使在数据采集过程中通讯中断、数据异常跳变等情况下，也能尽量减少计算误差。本发明适用于精准计算风电系统发电量，所述的风电系统所述风电系统包括单风机，风机群，关口表、主变高低压侧、集电线等。为达到上述目的，本发明包括如下步骤：
1)数据获取：获取从起始时间t0到结束时间tn内与时间t对应的电量累积值D、风速V，从t0开始，每隔Δt时间段采集一次数据ti、Di、Vi，0≦i≦n；
2)电量累积差值计算：计算相邻的两个采集点的电量累积值差值所述ΔDi＝Di-Di-1,1≦i≦n；
3)分析电量累积值差值是否正常：将风电系统最大发电功率β与所述时间间隔Δt的乘积的δ倍值设为最大电量差值阈值ζ，即，ζ＝β*Δt*δ,1≤δ≤1.5，
将ΔDi与ζ比较，在0≤ΔDi≤ζ的情况下将其判断为正常值；
在ΔDi＜0或者ΔDi＞ζ的情况下将其判断为异常值，根据风电系统的风速-发电功率对应关系得到Δt时间段内的平均风速对应下的风电系统发电功率P，用P乘以时间间隔Δt得到的矫正发电量ΔDθ,即，ΔDθ＝P×Δt，用ΔDθ替换掉为异常值的ΔDi；所述风速-发电功率对应关系通常表现为风速-发电功率曲线，有些风电系统或者风机自带风速-发电功率曲线，也可以根据特点算法算出。
4)合计起始时间t0到结束时间tn内总发电量：将所有正常值的与所有ΔDi与所有矫正发电量ΔDθ求和，得到的总和W即为起始时间t0到结束时间tn内总发电量。
在上述步骤中，通过对分析Δt时间段内电量累积值差值ΔDi是否正常，用矫正发电量ΔDθ来替换异常的ΔDi，排除发生数据跳变和数据中断给电量累积总值计算带来的误差。上述步骤通过电量分时间段计算的方式，来找到电量跳变的点，并对电量进行修正，分段间隔越小，越能够将电量跳变隔离在小范围内。
即使当某时刻数据发生跳变后，电表始终在该跳变数据上进行数据记录，后续所有数据基于该错误的跳变量而记录非实际电量累计值，给计算总电量带来的难题，通过本方法计算出的总发电量，也能完全解决后续数据全部错误带来的技术难题。
通过本发明使得计算风电系统的发电量总量更为准确。
优选地，开始时间t0为一天中的00:00a.m.,结束时间tn为一天中的24:00p.m.。通常计算的时间计量单位为一天，计算一天内风电系统的总发电量。
优选地，2min≤Δt≤5min，以2分钟到5分钟作为时间间隔计算，采集点量适中，计算数值也比较精确。
附图说明
图1为本发明步骤的流程图
具体实施方式
为更容易理解本发明的优点、特征以及达到技术效果的技术方法将参照例示性实施例进行更详细地描述，且本发明可以不同形式来实现，故不应被理解为本发明仅限于此处所陈述的实施例，相反地，对本领域的技术人员，所提供的实施例将更加透彻与全面且完整地传达本发明的范畴，且本发明将以申请专利文件的权利要求确定保护范围。
风电系统的发电量，正常情况下，应该是一直持续增长的，电量计量表显示也是某时刻的累积电量，比如(00:00:00，0kW·h)，(00:00:01，0.1kW·h)，(00:00:02，0.5kW·h)，(00:00:03，0.9kW·h)，(00:00:04，1.2kW·h)……，但是，由于电量计量表出现故障等原因，风电系统的发电量会存在跳变的情况。一天24小时，如果按照5秒一个点将电量分段，若某个点的电量值发生了跳变，通过分段累积算法，那么最多影响前后5秒的电量计算。
实施例
计算风电系统在10:00:00到10:00:50的总发电量，如图1所示的步骤进行计算，
1)数据获取：开始时间10:00:00到结束时间10:00:50，每隔为5秒采集一次数据，共采集10个电量点。
2)电量累积差值计算：
10:00:00-10:00:05，差值为0.5；
10:00:05-10:00:10，差值为0.3；
10:00:10-10:00:15，差值为0.0；
10:00:15-10:00:20，差值为0.3；
10:00:20-10:00:25，差值为3.9；
10:00:25-10:00:30，差值为0.9；
10:00:30-10:00:35，差值为-3.0；
10:00:35-10:00:40，差值为0.5；
10:00:40-10:00:45，差值为1.4；
10:00:40-10:00:45，差值为0.3；
3)分析电量累积值差值是否正常：
根据风电系统最大发电功率计算出5s内最电量大增量为设为2，
10:00:00-10:00:05，差值为0.5＜2为正常值；
10:00:05-10:00:10，差值为0.3＜2为正常值；
10:00:10-10:00:15，差值为0.0＜2为正常值，0说明该段时间内未发电；
10:00:15-10:00:20，差值为0.3＜2为正常值，
10:00:20-10:00:25，差值为3.9＞2，为异常值，说明发生了跳变；
10:00:25-10:00:30，差值为0.9＜2为正常值；
10:00:30-10:00:35，差值为-3.0＜0，为异常值，说明发生了跳变；
10:00:35-10:00:40，差值为0.5＜2为正常值；
10:00:40-10:00:45，差值为1.4＜2为正常值；
10:00:45-10:00:50，差值为0.3＜2为正常值；
在上述数据中，共发现了两个跳变点，一个上跳变(10:00:25)，一下下跳变(10:00:35)；
需要对10:00:20-10:00:25与10:00:30-10:00:35两个时段的电量进行矫正。
每个机型的风机，厂家都给提供一个风速功率曲线对应表，即多少米的风，可以发多少功率。例如4米风时的功率为300kW,5米风时的功率为400kW。但是随着时间的推移，风机会慢慢化，发电功率与厂家给的风速功率曲线会有偏差，比如4米风时，可能发电功率250kM，5米风时，可能成了340kW。需要对厂家给的功率曲线进行处理，得到目前实际的风速功率曲线，这种技术较为成熟，也很多算法，比如申请号为CN201110432282.9，名称为：一种用于功率曲线拟合数据预处理的滤波方法，就是一种可以计算风电系统在不同风速下的发电功率方法。
得到实际的风速功率曲线之后，就可以根据10:00:20-10:00:25与10:00:30-10:00:35两个时段的风，计算相应的发电功率了，例如，10:00:20-10:00:25与10:00:30-10:00:35两个时段风速平均值分别为4米和5.5米，对应的功率分别为230kW、320kW。
计算上述两段时间内的发电量(W＝PT，W为发电量，P为功率，T为时间)。
10:00:20-10:00:25的矫正电量为230kW*5s≈0.32kWh
10:00:30-10:00:35的矫正电量为320kW*5s≈0.44kWh
4)合计起始时间到结束时间内总发电量：
0.5+0.3+0.0+0.3+0.32+0.9+0.44+0.5+1.4+0.3＝4.96
10:00:00-10:00:50时间内，风机总发电量为4.96kWh。

Claims (3)

1.一种风电系统发电量的计算方法，其包括如下步骤：
1)数据获取：获取从起始时间t0到结束时间tn内与时间t对应的电量累积值D、风速V，从t0开始，每隔Δt时间段采集一次数据ti、Di、Vi，0≦i≦n；
2)电量累积差值计算：计算相邻的两个采集点的电量累积值差值所述ΔDi＝Di-Di-1,1≦i≦n；
3)分析电量累积值差值是否正常：将风电系统最大发电功率β与所述时间间隔Δt的乘积的δ倍值设为最大电量差值阈值ζ，即，ζ＝β*Δt*δ,1≤δ≤1.5，将ΔDi与ζ比较，
在0≤ΔDi≤ζ的情况下将其判断为正常值；
在ΔDi＜0或者ΔDi＞ζ的情况下将其判断为异常值，根据风电系统的风速-发电功率对应关系得到Δt时间段内的平均风速对应下的风电系统发电功率P，用P乘以时间间隔Δt得到的矫正发电量ΔDθ,即，ΔDθ＝P×Δt，用ΔDθ替换掉为异常值的ΔDi；
4)合计起始时间t0到结束时间tn内总发电量：将所有正常值的电量累积差值ΔDi与所有矫正发电量ΔDθ求和，得到的总和W即为起始时间t0到结束时间tn内总发电量。
2.根据权利要求1所述的发电量的计算方法，其特征在于：所述开始时间t0为一天中的00:00a.m.,结束时间tn为一天中的24:00p.m.。
3.根据权利要求1或2所述的发电量的计算方法，其特征在于：2min≤Δt≤5min。
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