CN109345146A - 风电机组弃风电量的计算方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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CN109345146A CN201811404200.8A CN201811404200A CN109345146A CN 109345146 A CN109345146 A CN 109345146A CN 201811404200 A CN201811404200 A CN 201811404200A CN 109345146 A CN109345146 A CN 109345146A
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Abstract

本发明实施例提供了一种风电机组弃风电量的计算方法、装置、设备及存储介质，其中，该方法包括：确定风电机组的发电性能劣化时段，其中，所述发电性能劣化时段是指所述风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段；计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量；将所述理论发电量与所述实际发电量的差值，确定为所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。该方案可以计算出风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机期间的弃风电量，有利于提高风电机组弃风电量的精细化分类及统计计算准确度。

Description

风电机组弃风电量的计算方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及风电机组技术领域，特别涉及一种风电机组弃风电量的计算方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
近年来，我国风电新增装机容量迅猛发展，2016年全国新增风电装机2337万千瓦，累计装机容量达到1.69亿千瓦，继续排名世界第一。然而，尽管中国风电产业发展迅速，我国风电利用水平和发电能力却有很大提升空间，2017年全国风电平均利用小时数1742小时，全年弃风电量高达497亿千万时。如何解决风电并网消纳、提升风电场的发电量，已经越来越受到关注和研究。
目前风电行业通常采用弃风电量、等效利用小时数等指标进行风电场运行性能的总体分析评价。风电机组投入运行后，随着投运时间的推移，由于部件损伤、关键部件老化、温度过高或过低、塔架振动过大等原因，可能会导致风机能量捕获能力下降，风机的功率特性曲线发生偏移，风电机组的发电量也会减少，造成部分风电弃风电量。现有技术方案主要对风电场总体弃风电量，或者对电网调度限电、机组故障停机造成的弃风电量进行了研究，而对风电机组发电性能劣化但未造成停机的弃风电量未进行分类及统计计算，从而降低了风电场弃风电量因素的分类精确度，无法精确定位各种因素造成的弃风电量。
发明内容
本发明实施例提供了一种风电机组弃风电量的计算方法，以解决现有技术中统计风电机组弃风电量时准确度低的技术问题。该方法包括：
确定风电机组的发电性能劣化时段，其中，所述发电性能劣化时段是指所述风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段；
计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；
计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量；
将所述理论发电量与所述实际发电量的差值，确定为所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意的风电机组弃风电量的计算方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述任意的风电机组弃风电量的计算方法的计算机程序。
本发明实施例还提供了一种风电机组弃风电量的计算装置，以解决现有技术中统计风电机组弃风电量时准确度低的技术问题。该装置包括：
时段确定模块，用于确定风电机组的发电性能劣化时段，其中，所述发电性能劣化时段是指所述风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段；
理论发电量计算模块，用于计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；
实际发电量计算模块，用于计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量；
弃风电量计算模块，用于将所述理论发电量与所述实际发电量的差值，确定为所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。
在本发明实施例中，提出了一种计算风电机组在发电性能劣化时段内的弃风电量的方法，其中，该发电性能劣化时段是风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段，即发电性能劣化时段是风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机的时段。通过本申请可以计算出风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机期间的弃风电量，使得在统计风电机组的弃风电量时，可以考虑由于风电机组发电性能劣化但未导致故障停机的弃风电量，进而有利于提高统计风电机组弃风电量的准确度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种风电机组弃风电量的计算方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种功率特性曲线的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种风电机组弃风电量的计算装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本发明实施例中，提供了一种风电机组弃风电量的计算方法，如图1所示，该方法包括：
步骤101：确定风电机组的发电性能劣化时段，其中，所述发电性能劣化时段是指所述风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段；
步骤102：计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；
步骤103：计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量；
步骤104：将所述理论发电量与所述实际发电量的差值，确定为所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。
由图1所示的流程可知，在本发明实施例中，提出了一种计算风电机组在发电性能劣化时段内的弃风电量的方法，其中，该发电性能劣化时段是风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段，即发电性能劣化时段是风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机的时段。通过本申请可以计算出风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机期间的弃风电量，使得在统计风电机组的弃风电量时，可以考虑由于风电机组发电性能劣化但未导致故障停机的弃风电量，进而有利于提高统计风电机组弃风电量的准确度。
具体实施时，上述发电性能劣化时段是出现在风电机组投入运行后，随着投运时间的推移，由于部件损伤、关键部件老化、温度过高或过低、塔架振动过大等原因，可能会导致风电机组能量捕获能力下降，风电机组的功率特性曲线发生偏移，即此时为发电性能劣化时段。如图2所示，某风电机组运行3年后的功率特性曲线2相比初始投运时的功率曲线1向下偏移，风电机组的发电量也会减少，造成部分风电弃风。由于发电性能劣化后不会马上引发故障，当能量捕获能力下降到一定程度时，才会触发保护，造成故障停机。因此，有必要在风电机组状态开始劣化但还未触发故障停机的运行期间内，分析计算由于风电机组的发电性能劣化导致的弃风电量。
具体实施时，分析计算由于风电机组的发电性能劣化导致的弃风电量，一方面可以准确量化评估风电机组发电性能的劣化趋势，为发电性能劣化严重的风电机组的检修、技改等提供依据；另一方面通过对风电机组本身性能劣化损失电量的量化评估，可为风电机组弃风电量精细化分类统计及治理提供依据。
具体实施时，通过以下步骤计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量：
在所述风电机组初始投运且符合运行要求的情况下，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的运行数据；例如，采集风电机组在所述发电性能劣化时段内的风速、功率、温度、电气压强等运行数据。
根据所述功率特性曲线和所述运行数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量。
具体实施时，可以通过以下步骤来获取所述风电机组的功率特性曲线：
a)采集风电机组初始投运后一段时间(即风电机组初始投运且符合标准运行要求的时段)的功率、风速、温度、大气压强等运行数据；
b)对运行数据中限电时段、故障时段等非正常状态的数据进行剔除，保留正常运行状态的运行数据；
c)将正常运行状态下的风速数据折算为标准空气密度下的风速数据，折算公式(1)如下：
其中，Vni为折算到标准空气密度下的风速，Vi为实际风速，ρi为实际空气密度，ρ0为标准空气密度。
d)根据折算到标准空气密度下的风速Vni和实际功率，对不同风速区间的功率数据进行拟合，得到风电机组初始投运时的功率特性曲线，将该功率特性曲线作为该风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线，功率特性曲线P＝f(Vni)。
具体实施时，通过以下步骤来根据所述功率特性曲线和所述运行数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量：
获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的风速数据；
将所述风速数据折算为在标准空气密度下的风速数据；例如，可以通过上述公式(1)来进行折算；
根据所述功率特性曲线和折算后的风速数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率；例如，根据该风电机组的功率特性曲线，得到在折算后的、不同的风速数据Vni下的理论可发功率Pi，Pi＝f(Vni)；
根据所述理论可发功率和运行数据的时间分辨率，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量。例如，通过以下公式(2)来计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量：
QL＝∑Pi·T0 (2)
其中，QL为风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；T0为运行数据的时间分辨率。
具体实施时，通过以下步骤来计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量：
获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率；
根据所述实际功率和运行数据的时间分辨率，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量。例如，在所述发电性能劣化时段内，折算后的风速数据为Vni时，风电机组的实际功率为Pai，则风电机组在发电性能劣化时段内的实际发电量如公式(3)所示：
QA＝∑Pai·T0 (3)
其中，QA为风电机组在发电性能劣化时段内的实际发电量。
具体实施时，计算得出风电机组在发电性能劣化时段内的实际发电量和理论发电量之后，可以通过公式(4)来计算风电机组在发电性能劣化时段内的弃风电量：
Qloss＝QL-QA (4)
其中，Qloss为风电机组在发电性能劣化时段内的弃风电量。
以下详细描述上述风电机组弃风电量的计算方法，该方法包括以下步骤：
(1)确定风电机组的功率特性曲线
a)采集风电机组初始投运后一段时间(即风电机组初始投运且符合运行要求的时段)的功率、风速、温度、大气压强等运行数据；
b)对运行数据中限电时段、故障时段等非正常状态的数据进行剔除，保留正常运行状态的运行数据；
c)将正常运行状态下的风速数据折算为标准空气密度下的风速数据，折算公式为：
其中，Vni为折算到标准空气密度下的风速，Vi为实际风速，ρi为实际空气密度，ρ0为标准空气密度。
d)根据折算到标准空气密度下的风速数据Vni和实际功率，对不同风速区间的数据进行拟合，得到风电机组初始投运时的功率特性曲线，将该功率特性曲线作为该风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线，功率特性曲线P＝f(Vni)。
(2)统计得出风电机组的发电性能劣化时段
a)采集风电机组在时段TA内的运行数据、故障数据、风电场生产报表等数据信息；
b)统计分析得到该风电机组的故障停机时段TG、风电机组由于电网因素限功率时段TL，则该风电机组的发电性能劣化时段为：
Tz＝TA-TG-TL。
(3)计算风电机组在发电性能劣化时段内的理论发电量
a)根据风电机组在发电性能劣化时段Tz内的风速、功率、温度、电气压强等运行数据，将该时段内的风速数据折算为标准空气密度下风速数据Vni；
b)根据该风电机组的标准功率特性曲线,得到在不同风速数据Vni下的理论可发功率Pi＝f(Vni)，即为该风电机组在发电性能劣化时段Tz内的理论可发功率；
c)假定风速、功率等运行数据的时间分辨率为T0,则风电机组在发电性能劣化时段Tz内的理论发电量为：
QL＝∑Pi·T0。
(4)计算风电机组在发电性能劣化时段Tz内的弃风电量
a)在发电性能劣化时段Tz内,风速为Vni时，风电机组的实际功率为Pai，则风电机组在发电性能劣化时段Tz内的实际发电量为：
QA＝∑Pai·T0；
b)统计时段TA内，由于风电机组的发电性能劣化导致的弃风电量为：
Qloss＝QL-QA
在本实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意的风电机组弃风电量的计算方法。
在本实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述任意的风电机组弃风电量的计算方法的计算机程序。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种风电机组弃风电量的计算装置，如下面的实施例所述。由于风电机组弃风电量的计算装置解决问题的原理与风电机组弃风电量的计算方法相似，因此风电机组弃风电量的计算装置的实施可以参见风电机组弃风电量的计算方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图3是本发明实施例的风电机组弃风电量的计算装置的一种结构框图，如图3所示，该装置包括：
时段确定模块301，用于确定风电机组的发电性能劣化时段，其中，所述发电性能劣化时段是指所述风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段；
理论发电量计算模块302，用于计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；
实际发电量计算模块303，用于计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量；
弃风电量计算模块304，用于将所述理论发电量与所述实际发电量的差值，确定为所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。
在一个实施例中，所述理论发电量计算模块，包括：
曲线获取单元，用于在所述风电机组初始投运且符合运行要求的情况下，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
运行数据获取单元，用于获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的运行数据；
理论发电量计算单元，用于根据所述功率特性曲线和所述运行数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量。
在一个实施例中，所述理论发电量计算单元，包括：
风速数据获取子单元，用于获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的风速数据；
折算子单元，用于将所述风速数据折算为在标准空气密度下的风速数据；
理论功率计算子单元，用于根据所述功率特性曲线和折算后的风速数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率；
理论发电量计算子单元，用于根据所述理论可发功率和运行数据的时间分辨率，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量。
在一个实施例中，所述实际发电量计算模块，包括：
实际功率获取单元，用于获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率；
实际发电量计算单元，用于根据所述实际功率和运行数据的时间分辨率，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量。
本发明实施例实现了如下技术效果：提出了一种计算风电机组在发电性能劣化时段内的弃风电量的方法，其中，该发电性能劣化时段是风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段，即发电性能劣化时段是风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机的时段。通过本申请可以计算出风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机期间的弃风电量，使得在统计风电机组的弃风电量时，可以考虑由于风电机组发电性能劣化但未导致故障停机的弃风电量，进而有利于提高统计风电机组弃风电量的准确度。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电机组弃风电量的计算方法，其特征在于，包括：
确定风电机组的发电性能劣化时段，其中，所述发电性能劣化时段是指所述风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段；
计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；
计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量；
将所述理论发电量与所述实际发电量的差值，确定为所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。
2.如权利要求1所述的风电机组弃风电量的计算方法，其特征在于，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量，包括：
在所述风电机组初始投运且符合运行要求的情况下，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的运行数据；
根据所述功率特性曲线和所述运行数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量。
3.如权利要求2所述的风电机组弃风电量的计算方法，其特征在于，根据所述功率特性曲线和所述运行数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量，包括：
获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的风速数据；
将所述风速数据折算为在标准空气密度下的风速数据；
根据所述功率特性曲线和折算后的风速数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率；
根据所述理论可发功率和运行数据的时间分辨率，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的风电机组弃风电量的计算方法，其特征在于，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量，包括：
获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率；
根据所述实际功率和运行数据的时间分辨率，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量。
5.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述的风电机组弃风电量的计算方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至4中任一项所述的风电机组弃风电量的计算方法的计算机程序。
7.一种风电机组弃风电量的计算装置，其特征在于，包括：
时段确定模块，用于确定风电机组的发电性能劣化时段，其中，所述发电性能劣化时段是指所述风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段；
理论发电量计算模块，用于计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；
实际发电量计算模块，用于计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量；
弃风电量计算模块，用于将所述理论发电量与所述实际发电量的差值，确定为所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。
8.如权利要求7所述的风电机组弃风电量的计算装置，其特征在于，所述理论发电量计算模块，包括：
曲线获取单元，用于在所述风电机组初始投运且符合运行要求的情况下，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
运行数据获取单元，用于获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的运行数据；
理论发电量计算单元，用于根据所述功率特性曲线和所述运行数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量。
9.如权利要求8所述的风电机组弃风电量的计算装置，其特征在于，所述理论发电量计算单元，包括：
风速数据获取子单元，用于获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的风速数据；
折算子单元，用于将所述风速数据折算为在标准空气密度下的风速数据；
理论功率计算子单元，用于根据所述标准功率特性曲线和折算后的风速数据，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率；
理论发电量计算子单元，用于根据所述理论可发功率和运行数据的时间分辨率，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量。
10.如权利要求7至9中任一项所述的风电机组弃风电量的计算装置，其特征在于，所述实际发电量计算模块，包括：
实际功率获取单元，用于获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率；
实际发电量计算单元，用于根据所述实际功率和运行数据的时间分辨率，计算所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量。
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