CN109409783A - 确定风电机组限功率数据的方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种确定风电机组限功率数据的方法、装置、设备及存储介质，其中，该方法包括：根据风电机组的运行数据，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；根据所述功率特性曲线和运行数据，确定所述风电机组的限功率时段；在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。该方案有利于准确区别不同原因导致的机组限功率数据，进而有利于准确计算各原因导致的发电量损失和弃风电量。
Description
技术领域
本发明涉及风电机组技术领域，特别涉及一种确定风电机组限功率数据的方法、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。其中，由于机组限功率运行是导致风电场发电量损失的重要环节。
风电机组实际运行时，其限功率主要包括两部分：一是由于电网通道受阻、调峰困难等导致的电网因素限功率，由电网调度下发给风电场后，再由风电场通过AGC(AutomaticGain Control，自动发电控制)系统下发给场内各风电机组，实现风电机组的限功率运行；二是由于风电机组缺陷导致的机组因素限功率，由风电机组主控系统根据机组当前的运行状况和采集的变量，判断风电机组是否存在缺陷，若存在缺陷则自动控制风电机组降功率运行。由于两种限功率因素在功率散点图中表现一致，而多数风机未配置限功率标志位，无法准确区分电网因素限功率数据和机组因素限功率数据。在统计风电场弃风电量时，现有技术大部分情况下把风电机组的限功率运行状态粗略的统计为电网因素限功率，而未对其中的机组因素限功率数据和电网因素限功率数据进行准确区分，进而影响了风电机组发电量损失和弃风电量计算的准确性。
发明内容
本发明实施例提供了一种确定风电机组限功率数据的方法，以解决现有技术中无法识别机组因素限功率数据和电网因素限功率数据的技术问题。该方法包括：
根据风电机组的运行数据，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
根据所述功率特性曲线和所述运行数据，确定所述风电机组的限功率时段；
在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。
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确定风电机组限功率数据的方法。以解决现有技术中无法识别机组因素限功率数据和电网因素限功率数据的技术问题。
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确定风电机组限功率数据的方法的计算机程序。以解决现有技术中无法识别机组因素限功率数据和电网因素限功率数据的技术问题。
本发明实施例还提供了一种确定风电机组限功率数据的装置，以解决现有技术中无法识别机组因素限功率数据和电网因素限功率数据的技术问题。该装置包括：
曲线获取模块，用于根据风电机组的运行数据，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
时段确定模块，用于根据所述功率特性曲线和所述运行数据，确定所述风电机组的限功率时段；
时段识别模块，用于在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。
在本发明实施例中，首先根据风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线和运行数据，确定风电机组的限功率时段，然后，在风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段，提出了一种基于风电机组的限功率时段来识别机组因素限功率时段和电网因素限功率时段的技术方案。有利于准确区别不同原因导致的机组限功率数据，进而有利于准确计算各原因导致的发电量损失和弃风电量。
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确定风电机组限功率数据的方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种确定风电机组限功率数据的装置的结构框图。
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，提供了一种确定风电机组限功率数据的方法，如图1所示，该方法包括：
步骤101：根据风电机组的运行数据，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
步骤102：根据所述功率特性曲线和所述运行数据，确定所述风电机组的限功率时段；
步骤103：在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。
由图1所示的流程可知，在本发明实施例中，首先根据风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线和运行数据，确定风电机组的限功率时段，然后，在风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段，提出了一种基于风电机组的限功率时段来识别机组因素限功率时段和电网因素限功率时段的技术方案。有利于准确区别不同原因导致的机组限功率数据，进而有利于准确计算各原因导致的发电量损失和弃风电量。
具体实施时，上述运行数据可以包括以下参数：目标功率指令Pgi、实际功率Pi、机舱风速Vi、齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度以及塔架振动幅度数据等。
具体实施时，在根据风电机组的运行数据获取风电机组的功率特性曲线的过程中，可以先将运行数据中的非正常状态数据剔除后，再拟合得到风电机组的功率特性曲线。
具体的，根据运行数据拟合得到风电机组的功率特性曲线的具体方法，本申请不做具体限定，可以根据实际情况选择任意方法来实现拟合的过程。例如，可以根据风电机组的实际功率Pi和机舱风速Vi，来拟合得到风电机组的功率特性曲线。
具体实施时，根据所述功率特性曲线和所述运行数据确定所述风电机组的限功率时段的过程通过以下步骤实现：
获取所述风电机组的当前机舱风速；
将所述当前机舱风速折算为在标准空气密度下的机舱风速；
根据折算后的机舱风速和所述功率特性曲线，得到所述风电机组的当前可发功率；
在所述风电机组的实际有功功率同时满足以下条件时，确定当前时段为所述风电机组的限功率时段：
所述实际有功功率小于额定有功功率、所述实际有功功率小于所述当前可发功率以及所述实际有功功率大于0。
具体实施时，统计出风电机组的限功率时段后，在风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。例如，通过以下步骤来确定机组因素限功率时段：
获取所述风电机组的限功率变量参数的运行值，其中，所述限功率变量参数是指所述风电机组的自身缺陷导致限功率的参数；例如，所述限功率变量参数可以包括：齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度以及塔架振动幅度数据。
在所述风电机组的限功率时段内，将所述限功率变量参数中的任意参数的运行值大于该参数对应的阈值上限或小于该参数对应的阈值下限的时段确定为机组因素限功率时段；具体的，所述限功率变量参数中的每个参数都对应有阈值，该阈值可以是数值区间，其包括阈值上线和阈值下限，可以将所述限功率变量参数中的任意一个或多个参数的运行值大于该参数对应的阈值上限或小于该参数对应的阈值下限的时段确定为机组因素限功率时段。
确定出机组因素限功率时段后，在所述风电机组的限功率时段内，可以将除了所述机组因素限功率时段之外的时段确定为电网因素限功率时段。
具体实施时，机组因素限功率时段内风电机组的运行数据即为机组因素限功率数据，电网因素限功率时段内风电机组的运行数据即为电网因素限功率数据。
以下具体描述上述确定风电机组限功率数据的方法，该方法包括以下步骤：
(1)识别风电机组的限功率时段(该限功率时段包括机组因素限功率时段和电网因素限功率时段)
①采集风电机组的运行数据，该运行数据可以包括机组接收到的目标功率指令Pgi、实际有功功率Pi、机舱风速Vi、齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度以及塔架振动幅度数据等；
②根据风电机组的实际功率Pi、机舱风速Vi、温度、空气压强，通过对非正常状态的数据剔除后，将当前风速数据折算为标准空气密度下的风速数据，拟合得到风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
风速折算公式(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。
③将风电机组当前的机舱风速折算到标准空气密度下，根据风电机组的功率特性曲线和折算后的机舱风速，得到当前风速下风电机组的当前可发功率Pli；
④当风电机组的实际有功功率低于额定有功功率PN、实际有功功率低于当前可发功率Pli且实际有功功率大于0的情况下，即Pi<PN且Pi<Pli且Pi>0，则该当前时段为限功率时段，记为Txi。
⑤可以统计预设时段内风电机组的所有限功率时段TX为：
(2)识别机组因素限功率时段
①根据风电机组自身缺陷导致限功率运行的条件，得到风电机组的限功率变量参数的阈值，比如，齿轮箱温度的阈值、齿轮箱轴承温度的阈值、机舱温度的阈值、塔架振动的阈值等，将阈值上限统一记为Ysih、阈值下限统一记为Ysil；
②根据采集的风电机组的限功率变量参数的实际运行值，例如，齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度、塔架振动幅度数据等，将运行值统一记为Yi；
③在风电机组的限功率时段TX内，若限功率变量参数中的某一个或多个参数的实际运行值大于其对应的阈值上限或小于其对应的阈值上限，即Yi>Ysih或Yi<Ysil，则该时段为机组因素限功率时段，记为Tzi；
④统计所有限功率时段内的所有机组因素限功率时段TZ为：
(3)识别电网因素限功率时段
风电机组的电网因素限功率时段为风电机组的限功率时段与机组因素限功率时段的差值，即风电机组的电网因素限功率时段Td为：Td＝TX-Tz。
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确定风电机组限功率数据的方法。
在本实施例中，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确定风电机组限功率数据的方法的计算机程序。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种确定风电机组限功率数据的装置，如下面的实施例所述。由于确定风电机组限功率数据的装置解决问题的原理与确定风电机组限功率数据的方法相似，因此确定风电机组限功率数据的装置的实施可以参见确定风电机组限功率数据的方法的实施，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2是本发明实施例的确定风电机组限功率数据的装置的一种结构框图，如图2所示，该装置包括：
曲线获取模块201，用于根据风电机组的运行数据，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
时段确定模块202，用于根据所述功率特性曲线和所述运行数据，确定所述风电机组的限功率时段；
时段识别模块203，用于在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。
在一个实施例中，所述时段确定模块，包括：
机舱风速获取单元，用于获取所述风电机组的当前机舱风速；
折算单元，用于将所述当前机舱风速折算为在标准空气密度下的机舱风速；
功率获取单元，用于根据折算后的机舱风速和所述功率特性曲线，得到所述风电机组的当前可发功率；
时段确定单元，用于在所述风电机组的实际有功功率同时满足以下条件时，确定当前时段为所述风电机组的限功率时段：
所述风电机组的实际有功功率小于额定有功功率、所述实际有功功率小于所述当前可发功率以及所述实际有功功率大于0。
在一个实施例中，所述时段识别模块，包括：
参数值获取单元，用于获取所述风电机组的限功率变量参数的运行值，其中，所述限功率变量参数是指所述风电机组的自身缺陷导致限功率的参数；
时段识别单元，用于在所述风电机组的限功率时段内，将所述限功率变量参数中的任意参数的运行值大于该参数对应的阈值上限或小于该参数对应的阈值下限的时段确定为机组因素限功率时段，将除了所述机组因素限功率时段之外的时段确定为电网因素限功率时段。
在一个实施例中，所述限功率变量参数包括：齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度以及塔架振动幅度数据。
本发明实施例实现了如下技术效果：首先根据风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线和运行数据，确定风电机组的限功率时段，然后，在风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段，提出了一种基于风电机组的限功率时段来识别机组因素限功率时段和电网因素限功率时段的技术方案。有利于准确区别不同原因导致的机组限功率数据，进而有利于准确计算各原因导致的发电量损失和弃风电量，有利于为提升风电机组和风电场的发电量提供基础数据支撑。
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)
1.一种确定风电机组限功率数据的方法，其特征在于，包括：
根据风电机组的运行数据，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
根据所述功率特性曲线和所述运行数据，确定所述风电机组的限功率时段；
在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。
2.如权利要求1所述的确定风电机组限功率数据的方法，其特征在于，根据所述功率特性曲线和所述运行数据，确定所述风电机组的限功率时段，包括：
获取所述风电机组的当前机舱风速；
将所述当前机舱风速折算为在标准空气密度下的机舱风速；
根据折算后的机舱风速和所述功率特性曲线，得到所述风电机组的当前可发功率；
在所述风电机组的实际有功功率同时满足以下条件时，确定当前时段为所述风电机组的限功率时段：
所述实际有功功率小于额定有功功率、所述实际有功功率小于所述当前可发功率以及所述实际有功功率大于0。
3.如权利要求1或2所述的确定风电机组限功率数据的方法，其特征在于，在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段，包括：
获取所述风电机组的限功率变量参数的运行值，其中，所述限功率变量参数是指所述风电机组的自身缺陷导致限功率的参数；
在所述风电机组的限功率时段内，将所述限功率变量参数中的任意参数的运行值大于该参数对应的阈值上限或小于该参数对应的阈值下限的时段确定为机组因素限功率时段；
在所述风电机组的限功率时段内，将除了所述机组因素限功率时段之外的时段确定为电网因素限功率时段。
4.如权利要求3所述的确定风电机组限功率数据的方法，其特征在于，所述限功率变量参数包括：齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度以及塔架振动幅度数据。
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中任一项所述的确定风电机组限功率数据的方法。
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中任一项所述的确定风电机组限功率数据的方法的计算机程序。
7.一种确定风电机组限功率数据的装置，其特征在于，包括：
曲线获取模块，用于根据风电机组的运行数据，获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线；
时段确定模块，用于根据所述功率特性曲线和所述运行数据，确定所述风电机组的限功率时段；
时段识别模块，用于在所述风电机组的限功率时段内，确定机组因素限功率时段和电网因素限功率时段。
8.如权利要求7所述的确定风电机组限功率数据的装置，其特征在于，所述时段确定模块，包括：
机舱风速获取单元，用于获取所述风电机组的当前机舱风速；
折算单元，用于将所述当前机舱风速折算为在标准空气密度下的机舱风速；
功率获取单元，用于根据折算后的机舱风速和所述功率特性曲线，得到所述风电机组的当前可发功率；
时段确定单元，用于在所述风电机组的实际有功功率同时满足以下条件时，确定当前时段为所述风电机组的限功率时段：
所述风电机组的实际有功功率小于额定有功功率、所述实际有功功率小于所述当前可发功率以及所述实际有功功率大于0。
9.如权利要求7或8所述的确定风电机组限功率数据的装置，其特征在于，所述时段识别模块，包括：
参数值获取单元，用于获取所述风电机组的限功率变量参数的运行值，其中，所述限功率变量参数是指所述风电机组的自身缺陷导致限功率的参数；
时段识别单元，用于在所述风电机组的限功率时段内，将所述限功率变量参数中的任意参数的运行值大于该参数对应的阈值上限或小于该参数对应的阈值下限的时段确定为机组因素限功率时段，将除了所述机组因素限功率时段之外的时段确定为电网因素限功率时段。
10.如权利要求9所述的确定风电机组限功率数据的装置，其特征在于，所述限功率变量参数包括：齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度以及塔架振动幅度数据。
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