CN206209845U - 风电场短期产能预报装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风电场短期产能预报装置，包括天气预报数据采集装置、测风塔、短期风功率预测服务器、超短期风功率预测服务器和显示器；所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端分别连接所述天气预报数据采集装置和所述测风塔；所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端分别连接所述显示器。本实用新型能够准确预测风电场的短期产能。

Description

风电场短期产能预报装置

技术领域

本实用新型涉及风电功率预测技术领域，尤其涉及风电场短期产能预报装置。

背景技术

能源危机与环境保护的必要性促进了风电的迅速增长，风电已经成为世界上发展最快的发电形式。风电为未来的能源生产提供了清洁而又廉价的时机，因而很多国家都为风电的发展制定了宏大的发展目标，随着风电的研究方法变得日益成熟，现在已经被认为是对传统能源的最有价值的补充。

由于风是一种高度波动的能源。所以风电功率在电网中的最大渗透率受到其间歇性的限制。因为风天然的间歇性和固有的不确定性，因此风电有效的并且成本合理的集成到电网的问题变得极具挑战性。但是，这种挑战并不是不可超越的。为了在电网中能吸收大部分的风电功率必须有一个有效的风电功率预测系统。现代的风电功率预测研究方法能够给经营者、开发商、风电市场营销者以及投资者带来越来越有效的风电信息。

目前各风电场上报调度中心的预测发电量基本均为是凭经验猜测所得，准确率非常低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种风电场短期产能预报装置，能够准确预测风电场的短期产能。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种风电场短期产能预报装置，包括天气预报数据采集装置、测风塔、短期风功率预测服务器、超短期风功率预测服务器和显示器；

所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端分别连接所述天气预报数据采集装置和所述测风塔；所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端分别连接所述显示器。

优选的，所述测风塔包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、气压传感器、湿度传感器、云层覆盖度传感器。

优选的，所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器连接有数据库服务器，所述数据库服务器设置有天气预报历史数据库。

优选的，所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端分别通过数据转换器连接所述天气预报数据采集装置和所述测风塔。

优选的，所述天气预报数据采集装置和所述测风塔设置有无线发送装置，所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端设置有无线接收装置。

优选的，所述测风塔设置有风力发电装置，所述风力发电装置包括风力发电机和与所述风力发电机连接的蓄电池。

采用上述技术方案，本实用新型提出的风电场短期产能预报装置，天气预报数据采集装置和测风塔，可以采集风、气压等实时数据并发送至短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器，从而短期风功率预测服务器和超短期风功率可以根据实时数据准确进行短期和超短期风功率预测。

附图说明

图1为本实用新型风电场短期产能预报装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提出了一种风电场短期产能预报装置，包括天气预报数据采集装置1、测风塔2、短期风功率预测服务器3、超短期风功率预测服务器4和显示器5；

短期风功率预测服务器3和超短期风功率预测服务器4的输入端分别连接天气预报数据采集装置1和测风塔2；短期风功率预测服务器3和超短期风功率预测服务器4的输入端分别连接显示器5。

可见，本实用新型实施例提出的风电场短期产能预报装置，包括天气预报数据采集装置和测风塔，可以采集风、气压等实时数据并发送至短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器，从而短期风功率预测服务器和超短期风功率可以根据实时数据准确进行短期和超短期风功率预测。

其中，天气预报数据采集装置1用于采集风电场所在位置近地层的各种气象预报数据。

测风塔2设置在风电场关键位置点，这样可以采集最接近风电场的风力数据，使预测的数据更加准确。

测风塔具有风荷载系数小，抗风能力强等优势。且塔身挡风面积小，利于采集数据准确客观，将实测数据和实际数据的差距降到最低。采集塔柱采用外法兰盘连接，螺栓受拉，不易破坏，钢绞线加固。

短期风功率预测服务器3和超短期风功率预测服务器4用于根据实时数据进行短期和超短期风功率预测。

风电场的输出功率主要受风功率密度影响，一定时段的平均风功率密度表达式为：

其中，ρ为空气密度，v为风速。

ρ取决于温度和压力，同时湿度和云层覆盖度也会影响空气密度。

在本实用新型的一个优选实施例中，测风塔包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、气压传感器、湿度传感器、云层覆盖度传感器。

在本实施例中，风速传感器安装在偏航装置上。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。通常，在风改变其方向时，偏航装置会调整风速传感器正对风，从而使风速传感器采集的数据更加准确。

同时，温度传感器、气压传感器、湿度传感器和云层覆盖度传感器测量的数据可以用来修正空气密度，使计算使用的空气密度数值更加精确，从而可以使预测数据更加准确。

在本实用新型的一个优选实施例中，短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器连接有数据库服务器，数据库服务器设置有天气预报历史数据库。

短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器在进行数据预测时，可以根据历史数据进行模型验证，使短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器的计算更加准确，从而预测的数据更加准确。

在本实用新型的一个优选实施例中，短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器的输入端分别通过数据转换器连接天气预报数据采集装置和测风塔。

数值天气预报装置和测风塔提供的数据为二进制格式，所以要经过数据转换器，转换成我们熟悉的十进制格式作为短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器的输入，从而便于服务器的计算。

在本实用新型的一个优选实施例中，天气预报数据采集装置和测风塔设置有无线发送装置，短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器的输入端设置有无线接收装置。

在进行数据的采集时，天气预报数据采集装置和测风塔可以通过无线发送装置将采集的数据发送给短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器，从而天气预报数据采集装置和测风塔可以不受通信线路的限制，便于将天气预报数据采集装置和测风塔设置在关键地点进行数据采集。

在本实用新型的一个优选实施例中，测风塔设置有风力发电装置，风力发电装置包括风力发电机和与风力发电机连接的蓄电池。

由于传感器的使用需要电源，而测风塔的位置需要根据风电场的地形等因素进行确定，外接电源线限制了测风塔位置的选定，而测风塔所处的位置风能比较充足，因而通过在测风塔设置风力发电装置，可以方便测风塔的选址。

在本实用新型实施例中，显示器可以通过图形用户界面显示短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器的预测数据，从而使用户显示界面更加直观。

在本实用新型实施例中，短期风功率预测服务器提供短期(1-3天)的预测，超短期风功率预测服务器提供超短期(1-4小时)的预测。在进行预测时，可以通过神经网络学习系统不断对系统的模型进行修正和优化。

BP网络是一种单向传播的多层前向网络，其网络整理算法成熟，属于有导师学习。采用BP神经网络进行训练是一种非线性拟合的方法，经过训练的神经网络，对于不在样本集中的样本集附近的输入也能给出合适的输出。由于BP神经网络的强非线性拟合能力，尤其对预测中各天气参数(风速、风向、温度、气压、湿度、云层覆盖度等)处理方便，而且学习规则简单，便于计算机实现。同时考虑到输入量的复杂程度，可以选择双隐含层结构，通过不断优化得到神经网络预测模型。

在本实用新型实施例中，短期风功率预测服务器提供短期(1-3天)的预测，超短期风功率预测服务器提供超短期(1-4小时)的预测，短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器的输入可以为天气预报数据采集装置采集的数据与测风塔采集的数据的不同配比。举例来说，短期风功率预测服务器，天气预报数据采集装置采集的数据与测风塔采集的数据的比重可以为7:3；超短期风功率预测服务器中，天气预报数据采集装置采集的数据与测风塔采集的数据的比重可以为3:7；当然，比重可以根据历史数据进行验证，以匹配合适的比例使预测的数据更加准确。

综上所述，本实用新型实施例至少可以实现如下效果：

在本实用新型实施例中，风电场短期产能预报装置包括天气预报数据采集装置和测风塔，可以采集风、气压等实时数据并发送至短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器，从而短期风功率预测服务器和超短期风功率可以根据实时数据准确进行短期和超短期风功率预测。

在本实用新型实施例中，测风塔设置在风电场关键位置点，可以采集最接近风电场的风力数据，使预测的数据更加准确。

在本实用新型实施例中，风速传感器安装在偏航装置上，在风改变其方向时，偏航装置会调整风速传感器正对风，从而使风速传感器采集的数据更加准确。

在本实用新型实施例中，温度传感器、气压传感器、湿度传感器和云层覆盖度传感器测量的数据可以用来修正空气密度，使计算使用的空气密度数值更加精确，从而可以使预测数据更加准确。

在本实用新型实施例中，短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器在进行数据预测时，可以根据历史数据进行模型验证，使短期风功率预测服务器和超短期风功率预测服务器的计算更加准确，从而预测的数据更加准确。

在本实用新型实施例中，测风塔设置有风力发电装置，风力发电装置包括风力发电机和与风力发电机连接的蓄电池，可以方便测风塔的选址。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种风电场短期产能预报装置，其特征在于，包括天气预报数据采集装置、测风塔、短期风功率预测服务器、超短期风功率预测服务器和显示器；

所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端分别连接所述天气预报数据采集装置和所述测风塔；所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端分别连接所述显示器。

2.如权利要求1所述的风电场短期产能预报装置，其特征在于，所述测风塔包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、气压传感器、湿度传感器、云层覆盖度传感器。

3.如权利要求1所述的风电场短期产能预报装置，其特征在于，所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器连接有数据库服务器，所述数据库服务器设置有天气预报历史数据库。

4.如权利要求1所述的风电场短期产能预报装置，其特征在于，所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端分别通过数据转换器连接所述天气预报数据采集装置和所述测风塔。

5.如权利要求1所述的风电场短期产能预报装置，其特征在于，所述天气预报数据采集装置和所述测风塔设置有无线发送装置，所述短期风功率预测服务器和所述超短期风功率预测服务器的输入端设置有无线接收装置。

6.如权利要求1-5任一项所述的风电场短期产能预报装置，其特征在于，所述测风塔设置有风力发电装置，所述风力发电装置包括风力发电机和与所述风力发电机连接的蓄电池。