JP2013222423A - Method and system for predicting power generation capacity, and method and system for managing health of wind power generation facilities - Google Patents

Method and system for predicting power generation capacity, and method and system for managing health of wind power generation facilities Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to predict changes in velocity of the wind blowing on a wind power generation system and control output of a power system generator on the basis of the prediction.SOLUTION: A power generation capacity prediction system comprises; a data acquisition unit which acquires data on wind condition, weather information, and power generation capacity of a wind power generation system; a temporal database unit which stores past temporal data on wind condition, weather information, and power generation capacity of the wind power generation system acquired by the data acquisition unit; wind condition prediction unit which predicts future wind condition using the data on current wind condition, weather information, and power generation capacity of the wind power generation system acquired by the data acquisition unit and information stored in the temporal database unit; a power generation capacity prediction unit which predicts future power generation capacity of the wind power generation system using the wind condition information predicted by the wind condition prediction unit; and an output unit which outputs the information on the future wind condition predicted by the wind condition prediction unit and the information on the future power generation capacity of the wind power generation system predicted by the power generation capacity prediction unit.

Description

本発明は、風力発電設備の発電量を予測し、予測値に基づいて、電力系統側発電機の出力制御を行うものであり、発電量の予測方法及びそのシステムに関する。さらに、風力発電設備の健康状態を判断する風力発電設備の健康管理方法及びそのシステムに関する。   The present invention predicts a power generation amount of a wind power generation facility and performs output control of a power system side generator based on a predicted value, and relates to a power generation amount prediction method and a system thereof. Furthermore, the present invention relates to a health management method for wind power generation equipment and a system for judging the health condition of the wind power generation equipment.

風力発電設備(システム)は、発電中に二酸化炭素を出さないクリーンなエネルギー源である。しかし、風力発電設備は、設置された環境に依存し、風況に応じて発電量が増減する。この風力発電設備を系統連携する場合、予期せぬ発電量の増減は、系統連携における電力不安定要因を生み、社会問題となる。このため、風力発電設備の発電量を予測し、予測値に基づいて、電力系統側発電機の出力制御を行うことが必要とされる。   A wind power generation facility (system) is a clean energy source that does not emit carbon dioxide during power generation. However, wind power generation facilities depend on the installed environment, and the amount of power generation increases or decreases depending on the wind conditions. When this wind power generation facility is linked to the grid, an unexpected increase or decrease in the amount of power generation causes a power instability factor in the grid linkage and becomes a social problem. For this reason, it is necessary to predict the power generation amount of the wind power generation facility and perform output control of the power system side generator based on the predicted value.

風況を予測するには、電波を利用したドップラーレーダを用いて風力発電機前方の風速や風向きを測定し、それらの値から風力発電機の出力値を予測していた。しかしながら、一般的に、自然エネルギーは天候に左右されるため、その発電量は、不確実で予測が困難であるという欠点がある。また、発電量の増加は風力発電機自身で制御(抑制)可能であるが、発電量の低下は何らかの手段でこれを予測し、他の発電設備で代替することが重要である。特に、電力系統側発電機の出力制御を行うための余裕として数10分後と言ったオーダの予測を考えると、発電量の予測精度は十分とは言えない。   In order to predict the wind conditions, the wind speed and direction of the wind generator were measured using a Doppler radar using radio waves, and the output value of the wind generator was predicted from these values. However, in general, since natural energy depends on the weather, the amount of power generation is uncertain and difficult to predict. The increase in the amount of power generation can be controlled (suppressed) by the wind power generator itself, but it is important to predict the decrease in the amount of power generation by some means and substitute it with another power generation facility. In particular, considering the prediction of the order of several tens of minutes later as a margin for performing output control of the power system side generator, the power generation amount prediction accuracy is not sufficient.

非特許文献1には、蓄電池を用いた合成出力の平滑化システムが紹介されている。一つの方法として、風力発電出力と蓄電池出力の合成出力を事前に電力会社等に通告し、出力一定制御を行う方法が検討されている。出力一定制御を実施するためには、ある程度、事前に数時間先から、2〜3 日以降の風力発電出力の予測情報を元に、運転計画を立て、電力会社に通告する必要がある。通告運転をする際、予測された風力発電出力には、誤差を含んでいるため、実際の運転時においては、この誤差を考慮しながら、蓄電池の制御を行うこととなる。当然、蓄電池のインバータ出力、kWh 容量が大きければ大きいほど、事前の通告通りに合成出力を制御することが容易になり、かつ逸脱率も縮小される。しかしながら、大規模風力発電施設を念頭に置いた場合、要求される蓄電池も巨大になるため、事業性を考慮した場合、出来るだけ少ない容量の蓄電池が望ましく、かつ風力発電の出力予測においても精度のよい手法が要求される。   Non-Patent Document 1 introduces a combined output smoothing system using a storage battery. As one method, a method of notifying a power company or the like in advance of a combined output of wind power generation output and storage battery output and performing constant output control is being studied. In order to implement constant output control, it is necessary to make an operation plan based on the forecast information of wind power generation after 2-3 days from a few hours ahead of time and notify the power company. When performing the notification operation, the predicted wind power generation output includes an error. Therefore, during actual operation, the storage battery is controlled while taking this error into consideration. Naturally, the larger the inverter output and kWh capacity of the storage battery, the easier it is to control the combined output as informed in advance, and the deviation rate is reduced. However, when a large-scale wind power generation facility is taken into consideration, the required storage battery becomes enormous. Therefore, when considering business feasibility, a storage battery with as little capacity as possible is desirable, and the output prediction of wind power generation is also accurate. A good approach is required.

東北電力では、任意の時刻から始まる20分間において、風力発電設備合成出力(1分間平均値)の「最大値−最小値」が、風力発電機の定格出力合計値の10%以下にすることが定められている。この目的のためには、風力発電設備への鉛蓄電池など蓄電池の導入が必要であると言われている。   In Tohoku Electric Power Co., Ltd., 20 minutes starting at any time, the “maximum value-minimum value” of the combined output of wind power generation equipment (average value for 1 minute) may be 10% or less of the total rated output of the wind power generator. It has been established. For this purpose, it is said that it is necessary to introduce a storage battery such as a lead storage battery into a wind power generation facility.

特許文献1には、風力発電機の過去の発電量に関する過去データを記憶し、過去データにおける異なる時刻の間の統計的相関若しくは異なる発電機の位置の間の統計的相関に基づいて、風力発電機の発電量に関する予測値を、発生確率を含む時系列データとして算出する方法が述べられている。同様に、特許文献2も同様に、過去データを用いて風向きを予測し、風車の向きを制御する方法が述べられている。特許文献3も同様であり、風況予測を行い、風車を制御することにより、発電量と利益最大化を狙うことについて記載されている。   Patent Document 1 stores past data related to past power generation amount of a wind power generator, and wind power generation based on a statistical correlation between different times in the past data or a statistical correlation between different generator positions. A method is described in which a predicted value related to the power generation amount of a machine is calculated as time-series data including the occurrence probability. Similarly, Patent Document 2 similarly describes a method of predicting the wind direction using past data and controlling the direction of the windmill. Patent document 3 is also the same, and it is described that a wind condition is predicted and a wind turbine is controlled to aim at maximization of power generation and profit.

非特許文献2には、ガウシアンプロセスにより、翌日電力負荷予測をした例が示されている。これは、電力負荷を予測するもので、風力発電設備の発電量を予測するものではなく、風況といったデータは使われていない。   Non-Patent Document 2 shows an example in which the next day power load prediction is performed by a Gaussian process. This is to predict the power load, not the amount of power generated by the wind power generation facility, and data such as wind conditions are not used.

非特許文献3には、系統連携している太陽光発電における短時間先、10分先の発電出力を、日射量をもとに重回帰式に基づいて推定する方法が示されている。しかし、重回帰といった過去のデータに過学習する手法が採用されており、推定信頼性に問題がある。   Non-Patent Document 3 shows a method for estimating the power generation output of a short time ahead and 10 minutes ahead in photovoltaic power generation that is linked to the grid based on the multiple regression equation based on the amount of solar radiation. However, a method of overlearning past data such as multiple regression is adopted, and there is a problem in estimation reliability.

更に、非特許文献4には、オンラインでマルチステップの予測を構築して、過去の時系列データを用いて秒から分のスケールの風速の非線形予測を行うことが示されている。   Furthermore, Non-Patent Document 4 shows that a multi-step prediction is constructed online and nonlinear prediction of wind speed on a scale from seconds to minutes is performed using past time-series data.

特開2011−200040号公報JP 2011-200040 A 特開2005−98181号公報JP-A-2005-98181 特開2008−64081号公報JP 2008-64081 A

谷川亮一:蓄電池等併設型風力発電設備での出力一定制御方法における風力発電出力予測方法の検討、日本機械学会第13回動力・エネルギー技術シンポジウム(2008年6月)Ryoichi Tanikawa: Examination of wind power output prediction method for constant power output control method for wind power generation facilities with storage batteries, etc., 13th Japan Society of Mechanical Engineers Power and Energy Technology Symposium (June 2008) 近江正太郎、森 啓之:ガウシアンプロセスによる不確定性を表現した短期電力負荷予測、電気学会論文誌B, Vol. 126−B,pp. 202−208, 2006−02−01Shotaro Omi, Hiroyuki Mori: Short-term power load prediction expressing uncertainty by Gaussian process, IEEJ Transactions B, Vol. 126-B, pp. 202-208, 2006-02-01 長居達哉:日射量予測に基づく短時間先太陽光発電所出力推定手法、北海道大学大学院情報科学研究科 修士論文概要(2011年2月14日)Tatsuya Nagai: Output estimation method for short-term solar power plant based on solar radiation forecast, Outline of Master's thesis, Graduate School of Information Science, Hokkaido University (February 14, 2011) 平田祥人 他:秒から分スケールの局所的な風速のリアルタイム予測、平成24年電気学会全国大会予稿集,第7分冊 7−064 p95、2012−3−21Yoshito Hirata et al .: Real-time prediction of local wind speed from second to minute scale, 2012 IEEJ National Convention Proceedings, 7th volume 7-064 p95, 2012-3-21

電力系統側発電機の出力制御を行うための余裕として数10分後と言ったオーダの風力発電設備の発電量予測を実現する。本発明は、過去の風況時系列データ、過去の気象デ時系列データを記憶しておき、現在の風況・気象時系列データに類似した過去の風況時系列データを抽出し、これをもとに風況予測を行い、発電量を推定するものである。   The power generation amount prediction of the wind power generation facility on the order of several tens of minutes is realized as a margin for performing output control of the power system side generator. The present invention stores past wind condition time series data and past weather data time series data, and extracts past wind condition time series data similar to the current wind condition / weather time series data. Based on the wind condition prediction, the power generation amount is estimated.

特許文献1に開示されている過去データの共分散行列に基づく手法では、過去データをガウシアンと仮定し、乱数を発生させてその分布を求めているが、予測というより、分布を求めているに過ぎない。   In the method based on the covariance matrix of past data disclosed in Patent Document 1, the past data is assumed to be Gaussian and random numbers are generated to obtain the distribution. However, the distribution is obtained rather than predicted. Not too much.

特許文献2に開示されている方法も、過去データの平均的な振る舞いを予測値として出力しているに過ぎない。   The method disclosed in Patent Document 2 merely outputs an average behavior of past data as a predicted value.

又、特許文献3に開示されている方法では、電力系統側発電機の出力制御を行うことは考慮されていない。   In addition, the method disclosed in Patent Document 3 does not consider performing output control of the power system side generator.

非特許文献1に開示されている方法は、気象庁のRSM−GPVを入力し、気象予測シミュレーションモデルにより、風力発電設備を含む広い範囲の予測シミュレーションを行うもので、着目した風力発電設備に関与する精度の高いデータが得られる訳ではない。   The method disclosed in Non-Patent Document 1 inputs RSM-GPV of the Japan Meteorological Agency, performs a wide range of prediction simulation including wind power generation equipment by a weather prediction simulation model, and is involved in the wind power generation equipment of interest. It is not possible to obtain highly accurate data.

非特許文献2に開示されている方法は、前に述べたように、風力発電設備の発電量を予測するものではない。   The method disclosed in Non-Patent Document 2 does not predict the power generation amount of the wind power generation facility as described above.

非特許文献3に開示されている方法では、短時間先、10分先の発電出力の推定を、日射量をもとに重回帰といった過去のデータに過学習する手法で行う方法が採用されており、推定信頼性に問題がある。   In the method disclosed in Non-Patent Document 3, a method is used in which the power generation output is estimated for a short time and 10 minutes ahead by a method of overlearning past data such as multiple regression based on the amount of solar radiation. And there is a problem with the estimated reliability.

また、非特許文献4に開示されている局所的な風速をリアルタイムで予測する方法は、当該風力発電機から得られる風の情報に基づいて分のオーダでの将来の風速を予測するものであって、風力発電機の周辺の情報が反映されず、予測の信頼性を高くすることが難しい。   Further, the method for predicting the local wind speed in real time disclosed in Non-Patent Document 4 is to predict the future wind speed in the order of minutes based on the wind information obtained from the wind power generator. Therefore, information around the wind power generator is not reflected, and it is difficult to increase the reliability of the prediction.

さらに、系統連携を考える上で、風況の影響は大きいものであるが、風力発電設備自体の劣化や故障、蓄電池の劣化など、ほかにも考慮すべき案件がある。しかし、上述した特許文献や非特許文献はいずれも、風況の影響に依存する発電量を予測しながら、風力発電設備や蓄電池の健康状態を判断できるものはなく、これに基づき、電力系統側発電機の出力制御を行うことはできない。   Furthermore, when considering system linkage, the effect of the wind conditions is significant, but there are other projects that should be taken into account, such as deterioration and failure of the wind power generation equipment itself, and deterioration of the storage battery. However, none of the above-mentioned patent documents and non-patent documents can determine the health status of wind power generation facilities and storage batteries while predicting the amount of power generation that depends on the influence of wind conditions. The generator output cannot be controlled.

そこで、本発明においては、過去の風況時系列データ、気象時系列データなどを記憶しておき、現在の風況・気象時系列データに類似した過去の風況時系列データを抽出し、これをもとに数十分先の風況予測を行い、風力発電設備の発電量を推定する発電量予測方法及びそのシステムを提供するものである。さらに、風況予測と発電量推定を行いつつ、風力発電設備や蓄電池の健康状態を判断する風力発電設備の健康管理方法及びそのシステムを提供するものである。   Therefore, in the present invention, past wind condition time series data, weather time series data, etc. are stored, and past wind condition time series data similar to the current wind condition / weather time series data is extracted, The present invention provides a power generation amount prediction method and system for predicting wind conditions several tens of minutes ahead based on the above and estimating the power generation amount of wind power generation facilities. Furthermore, the present invention provides a health management method for wind power generation equipment and a system for judging the health status of wind power generation equipment and storage batteries while performing wind condition prediction and power generation amount estimation.

上記した課題を解決するために、本発明では、風力発電設備の発電量を予測する方法において、風力発電設備が設置された地点とこの風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の過去の風況時系列データと現在の風況データとを用いて現在より先の風況を予測し、この予測した風況に基づいて現在より先の発電量を予測するようにした。   In order to solve the above-described problems, in the present invention, in a method for predicting the amount of power generated by a wind power generation facility, past points of a point where the wind power generation facility is installed and points around the point where the wind power generation facility is installed The wind condition ahead of the present is predicted using the wind time series data and the current wind condition data, and the power generation beyond the present is predicted based on the predicted wind condition.

また、上記した課題を解決するために、本発明では、風力発電設備の健康状態を判断する方法において、風力発電設備が設置された地点とこの風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の風況データと風力発電設備の発電量とを計測し、この計測した風況データと発電量とを含む観測データの特徴量を抽出し、この抽出した特徴量とデータベースに記憶してあるデータとを用いて風力発電設備の異常検知または異常予兆を行い、この検知又は予兆した結果に基づいて風力発電設備の健康状態を判断するようにした。   Further, in order to solve the above-described problems, in the present invention, in a method for determining the health state of a wind power generation facility, a point where the wind power generation facility is installed and points around the point where the wind power generation facility is installed Measure wind condition data and power generation amount of wind power generation equipment, extract the feature quantity of the observation data including the measured wind condition data and power generation quantity, and extract the feature quantity and the data stored in the database Is used to detect an abnormality or sign of an abnormality in the wind power generation facility, and based on the result of the detection or sign, the health state of the wind power generation facility is determined.

また、上記した課題を解決するために、本発明では、発電量予測システムを、風力発電設備が設置された地点とこの風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の風況と気象情報及び発電量データを取得するデータ取得部と、このデータ取得部で取得した風力発電設備が設置された地点とこの風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の過去の時系列の風況と気象情報及び発電量データを記憶する時系列データベース部と、データ取得部で取得した現在の風力発電設備が設置された地点とこの風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の風況と気象情報及び発電量データと時系列データベース部に記憶された情報とを用いて現在より先の風況を予測する風況予測部と、この風況予測部で予測した風況の情報を用いて風力発電設備の現在より先の発電量を予測する発電量予測部と、風況予測部で予測した現在より先の風況の情報と発電量予測部で予測した風力発電設備の現在より先の発電量の情報とを出力する出力部とを備えて構成した。   In order to solve the above-described problem, in the present invention, the power generation amount prediction system includes a wind condition and weather information at a point where the wind power generation facility is installed and points around the point where the wind power generation facility is installed, and A data acquisition unit that acquires power generation data, the wind power generation facilities acquired by this data acquisition unit, and the past time-series wind conditions and weather at the points around the point where the wind power generation facilities are installed Time series database section that stores information and power generation data, wind conditions and weather information at the location where the current wind power generation equipment acquired by the data acquisition section is installed, and around the location where this wind power generation equipment is installed And wind power generation using the wind energy information predicted by the wind condition prediction unit and the wind condition prediction unit for predicting the wind condition beyond the present using the power generation amount data and the information stored in the time series database unit. The equipment is now The power generation amount prediction unit that predicts the previous power generation amount, the information on the wind state ahead of the present predicted by the wind state prediction unit, and the information on the power generation amount beyond the present of the wind power generation facility predicted by the power generation amount prediction unit And an output unit for outputting.

更にまた、上記した課題を解決するために、本発明では、風力発電設備の健康管理システムを、風力発電設備が設置された地点と該風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の風況を計測して風況データを取得する風況データ計測部と、風力発電設備が発電した発電量を計測する発電量計測部と、風況データ計測部で計測して取得した風況データと発電量計測部で計測した発電量とを含む観測データの特徴量を抽出する観測データ特徴量抽出部と、この観測データ特徴量抽出部で抽出した特徴量とデータベースに記憶してあるデータとを用いて風力発電設備の異常検知または異常予兆を行う異常検知部と、この異常検知部で行った異常検知または異常予兆の結果に基づいて風力発電設備の健康状態を判断する健康状態判断部とを備えて構成した。   Furthermore, in order to solve the above-described problems, in the present invention, a wind power generation facility health management system includes a wind condition at a point where the wind power generation facility is installed and a point around the point where the wind power generation facility is installed. Wind condition data measurement unit that measures wind power and obtains wind condition data, power generation amount measurement part that measures the amount of power generated by the wind power generation facility, and wind condition data and power generation that are measured and acquired by the wind condition data measurement unit Using the observation data feature quantity extraction unit that extracts the feature quantity of the observation data including the power generation amount measured by the quantity measurement unit, the feature quantity extracted by this observation data feature quantity extraction unit, and the data stored in the database An abnormality detection unit for detecting an abnormality or a sign of abnormality of the wind power generation facility, and a health state determination unit for determining the health state of the wind power generation facility based on the result of the abnormality detection or the sign of abnormality performed by the abnormality detection unit. Configuration It was.

本発明によれば、風力発電設備にかかる風速の変動を予測して、それに基づき、電力系統側発電機の出力制御を行うことができるようになる。また、本発明によれば、風力発電設備にかかる風速が低下する時点を予測して発報することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fluctuation | variation of the wind speed concerning a wind power generation equipment can be estimated, and output control of an electric power system side generator can be performed based on it. Moreover, according to this invention, the time of the wind speed concerning wind power generation equipment falling can be estimated and issued.

また、風力発電出力と蓄電池出力の合成出力を事前に電力会社等に通告し、出力一定制御を行う方法では、出来るだけ少ない容量の蓄電池で済むという経済的効果がある。   Further, the method of notifying a power company or the like in advance of the combined output of the wind power generation output and the storage battery output and performing the constant output control has an economical effect of requiring a storage battery with as little capacity as possible.

同時に、風力発電設備や蓄電池の健康状態を判断でき、異常発生に備えて、電力系統側発電機の出力制御を行うことができる。   At the same time, it is possible to determine the health state of the wind power generation facility and the storage battery, and to control the output of the power system side generator in preparation for occurrence of an abnormality.

図1は風力発電設備に影響する風況のうち、風力の時系列データと、その結果得られる風力発電設備の発電量の時系列データの一例を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing an example of time series data of wind power among wind conditions affecting wind power generation equipment and time series data of power generation amount of the wind power generation equipment obtained as a result. 図2は風力発電設備とそれを囲むよう配置された風況測定器の一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of a wind power generation facility and a wind condition measuring device arranged so as to surround it. 図3は本発明の実施例にかかる過去の風況に関わる時系列データから、未来の風況を予測するシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a system for predicting a future wind condition from time series data related to a past wind condition according to an embodiment of the present invention. 図4は時系列風況データである風速と風向きの挙動を極座標形式で表す円グラフである。FIG. 4 is a pie chart showing the behavior of wind speed and wind direction as time-series wind condition data in a polar coordinate format. 図5は時系列風況データである風速と風向きの挙動を時系列形式で表すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the behavior of wind speed and wind direction as time series wind condition data in a time series format. 図6はガウシアンプロセス等の回帰手法や予測手法による推定を説明するグラフである。FIG. 6 is a graph for explaining estimation by a regression method such as a Gaussian process or a prediction method. 図7はガウシアンプロセスによる風況予測のための過去のデータの例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an example of past data for wind condition prediction by the Gaussian process. 図8Aはガウシアンプロセスにより風況予測を行った結果の例を示すグラフである。FIG. 8A is a graph showing an example of a result of wind condition prediction performed by a Gaussian process. 図8Bはガウシアンプロセスにより風況予測を行った結果に予測値の分散の情報を付加して表示した例を示すグラフである。FIG. 8B is a graph showing an example in which information on the dispersion of predicted values is added to the result of wind condition prediction by the Gaussian process and displayed. 図8Cはガウシアンプロセスにより風速と風向きの挙動を予測した結果の情報に予測値の分散の情報を付加して表示した例を示すグラフである。FIG. 8C is a graph showing an example in which information on the dispersion of the predicted value is added to the information on the result of predicting the behavior of the wind speed and the wind direction by the Gaussian process. 図9は本発明の実施例の変形例1に係る過去の風況に関わる時系列データから未来の風況を予測するシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a system for predicting a future wind condition from time-series data related to a past wind condition according to the first modification of the embodiment of the present invention. 図10は本発明の実施例の変形例1に係る過去の風況に関わる時系列データから未来の風況を予測するシステムにおける風況予測部151において、認識エンジンによる識別ユニット17を用いて予測を行う場合の動作ブロックを示すブロック図である。FIG. 10 shows a prediction using the identification unit 17 by the recognition engine in the wind condition prediction unit 151 in the system for predicting the future wind condition from the time series data related to the past wind condition according to the first modification of the embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the operation | movement block in performing. 図11は変形例1に係る識別ユニット17の認識エンジンによる識別方法の例を示すグラフ図である。FIG. 11 is a graph showing an example of an identification method by the recognition engine of the identification unit 17 according to the first modification. 図12は変形例1に係る風況予測のための過去のデータの例を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing an example of past data for wind condition prediction according to the first modification. 図13は変形例1に係る風況予測を行った結果の例を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing an example of a result of wind condition prediction according to the first modification. 図14は本発明の変形例2に係る過去の風況に関わる時系列データから未来の風況を予測するシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a system for predicting a future wind condition from time series data related to a past wind condition according to the second modification of the present invention. 図15Aは風力発電設備とそれを囲むよう配置された風況測定器の別な例を示す平面図である。FIG. 15A is a plan view showing another example of a wind power generation facility and a wind condition measuring device arranged to surround the wind power generation facility. 図15Bは風力発電設備とそれを囲むよう配置された風況測定器で囲む気柱への空気の出入りを考慮した場合の例を示す風力発電設備とそれを囲むよう配置された風況測定器の斜視図である。FIG. 15B shows a wind power generation facility and a wind condition measuring device arranged so as to surround the wind power generation facility and an air flow measuring device arranged so as to surround it. FIG. 図16は変形例2において風況測定器により得られた風況データを風力発電位置に換算した風速を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the wind speed obtained by converting the wind condition data obtained by the wind condition measuring instrument into the wind power generation position in the second modification. 図17は変形例2において気圧計測の結果により得られた気圧の差(勾配)を風力発電位置に換算した風速を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing the wind speed obtained by converting the difference (gradient) in the atmospheric pressure obtained from the result of atmospheric pressure measurement in Modification 2 into the wind power generation position. 図18は変形例2に係る粒子(パーティクル)フィルタの概念を説明する図である。FIG. 18 is a diagram for explaining the concept of a particle filter according to the second modification. 図19は風力発電設備を囲むよう配置された風況測定器、および別の風力発電設備の一例を示す平面図である。FIG. 19 is a plan view showing an example of a wind condition measuring device arranged so as to surround the wind power generation facility and another wind power generation facility. 図20は風力発電設備に対する異常検知の方法を説明するブロック図である。FIG. 20 is a block diagram for explaining an abnormality detection method for a wind power generation facility. 図21は雲の動きを利用した風況予想を行うシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 21 is a block diagram showing the configuration of a system for predicting wind conditions using the movement of clouds.

本発明は、風力発電設備にかかる風速の変動を予測して、それに基づき、電力系統側発電機の出力制御を行うことを促すため発報する方法に関するものであって、過去の風況に関わる時系列データから、未来の風況を予測する。また、風力発電設備にかかる風速が低下する時点を予測して発報する。   The present invention relates to a method for predicting wind speed fluctuations in a wind power generation facility and issuing a report based on the predicted wind speed to control the output of a power system side generator. Predict future wind conditions from time series data. In addition, it predicts and reports when the wind speed applied to the wind power generation facility decreases.

このため、風力発電設備を囲むように、風況測定器を配置し、そのデータを時系列データとして扱い、気圧などの気象データも使う。   For this reason, a wind condition measuring device is arranged so as to surround the wind power generation facility, the data is handled as time series data, and weather data such as atmospheric pressure is also used.

そして、具体的には、(1)過去の時系列データから、未来の風況を予測し、かつその信頼性も評価可能な非線形回帰手法であるガウシアンプロセスを用いた予測、(2)過去の時系列データを対象に、k−NNと言った認識手法を時系列データに適用した予測、(3)時系列データを対象にダイナミクスをモデリングし、状態空間モデルを得、粒子フィルタによる予測などからなる高精度発電量予測方法を提供する。   Specifically, (1) Prediction using the Gaussian process, which is a nonlinear regression technique that can predict future wind conditions from past time-series data and evaluate their reliability, (2) Past Prediction applied to time-series data using k-NN recognition method for time-series data, (3) Modeling dynamics for time-series data, obtaining a state space model, and predicting with particle filter A highly accurate power generation amount prediction method is provided.

また、本発明では、必要な割合で、風力発電設備を囲むように、風況測定器を配置し、そのデータを時系列データとして使うことにした。また、気圧などの気象データも使うことにした。   Further, in the present invention, wind condition measuring devices are arranged so as to surround the wind power generation equipment at a necessary ratio, and the data is used as time series data. We also decided to use weather data such as atmospheric pressure.

また、本発明では、発電量を予測しながら、風力発電設備や蓄電池の健康状態を判断する。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
Moreover, in this invention, the health state of a wind power generation installation or a storage battery is judged, estimating the electric power generation amount.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明が対象とする風力発電設備における風速1と発電量2の時系列データを示す。風速は、風況測定器によるものであり、風向き(図示せず)と併せて、観測されるものである。横軸は時間であり、たとえば1分単位でデータが取得される。同図1において、四角で囲った領域3において発電量の低下が見られる。この低下が起きると、電力の需要予測に合致するよう、速やかに、電力系統側発電機の出力の向上が必要となる。従って、この発電量の低下が予測された時点で、発電量低下予報を出力することが望ましい。本実施例では、この発電量低下の予報を出力する方法について説明する。   FIG. 1 shows time-series data of wind speed 1 and power generation amount 2 in a wind power generation facility targeted by the present invention. The wind speed is measured by a wind condition measuring instrument and is observed together with the wind direction (not shown). The horizontal axis is time, and data is acquired in units of 1 minute, for example. In FIG. 1, a decrease in the amount of power generation is seen in a region 3 surrounded by a square. When this decrease occurs, it is necessary to quickly improve the output of the power system side generator so as to meet the power demand forecast. Therefore, it is desirable to output a power generation amount decrease forecast when a decrease in the power generation amount is predicted. In the present embodiment, a method for outputting a forecast of the power generation amount decrease will be described.

図2は風力発電設備4と、その周囲に設けた、複数の風況測定器5a〜5hの配置例を示す。風況測定器では、風速と風向きを観測する。地上からの高さも、重要なパラメータになる。この例では、着目した風力発電設備を包囲する配置を示したが、主体となる風向きを考慮して風況測定器を配置すればよい。図2では複数の風況測定器5a〜5hを風力発電設備4から等距離の位置に等間隔で配置した例を示しているが、実際には地形や周辺の環境の状況により、風力発電設備4からの距離や風況測定器5a〜5hの間隔は、同じでない場合の方が多い。もちろん、風況測定器は、風況を測定可能なものならば、何でもよく、風力発電設備そのものでもよい。いずれにせよ、複数の風況測定手段から、風速と風向きの時系列データが取得される。   FIG. 2 shows an arrangement example of the wind power generation equipment 4 and a plurality of wind condition measuring devices 5a to 5h provided around the wind power generation equipment 4. The wind gauge measures the wind speed and direction. The height from the ground is also an important parameter. In this example, although the arrangement | positioning which surrounds the focused wind power generation equipment was shown, the wind condition measuring device should just be arrange | positioned in consideration of the main wind direction. FIG. 2 shows an example in which a plurality of wind condition measuring devices 5a to 5h are arranged at equal distances from the wind power generation equipment 4, but the wind power generation equipment actually depends on the topography and the surrounding environment. In many cases, the distance from 4 and the interval between the wind condition measuring devices 5a to 5h are not the same. Of course, the wind condition measuring device may be anything as long as it can measure the wind condition, and may be a wind power generation facility itself. In any case, time series data of wind speed and direction is acquired from a plurality of wind condition measuring means.

図3に本発明にかかる過去の風況に関わる時系列データから、未来の風況と発電量とを予測するための風況及び発電量予測システムと予測方法を説明するブロック図を示す。風況及び発電量予測システムは、時系列風況・気象・発電量データ取得部10と、時系列データベース11、風況予測部15、発電量予測部20及び表示部26を備えて構成されている。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a wind condition and power generation amount prediction system and a prediction method for predicting a future wind condition and a power generation amount from time-series data related to the past wind conditions according to the present invention. The wind condition and power generation amount prediction system includes a time series wind condition / weather / power generation amount data acquisition unit 10, a time series database 11, a wind condition prediction unit 15, a power generation amount prediction unit 20, and a display unit 26. Yes.

時系列風況・気象・発電量データ取得部10では、現在の時系列風況・気象・発電量データが、上記風況測定器5a〜5hおよび風力発電設備4自身から得られる。これは、時系列データベース11に取得のたびに毎回蓄積され、過去の情報として活用できる形態になっている。この時系列データベース11に蓄積されるデータには、風況データ12、気象データ13、発電量データ14などがある。気象データ13には、雨や晴れといった天気、気温、湿度、気圧配置などが格納されている。   In the time-series wind condition / weather / power generation data acquisition unit 10, current time-series wind condition / weather / power generation data is obtained from the wind condition measuring devices 5a to 5h and the wind power generation equipment 4 itself. This is stored in the time series database 11 every time it is acquired, and can be used as past information. Data accumulated in the time series database 11 includes wind condition data 12, weather data 13, and power generation amount data 14. The weather data 13 stores weather such as rain and fine weather, temperature, humidity, and atmospheric pressure arrangement.

風況予測部15においては、時系列データベース11に格納されているデータを参照して、類似時系列データ選択ユニット16と回帰エンジンによる識別ユニット18により、風況予測がなされる。   The wind condition prediction unit 15 refers to the data stored in the time series database 11 and makes a wind condition prediction by the similar time series data selection unit 16 and the identification unit 18 by the regression engine.

類似時系列データ選択ユニット16は、時系列風況・気象・発電量データ取得部10から入力される現在の時系列風況・気象・発電量データと類似する過去の時系列風況データ12・気象データ13・発電量データ14をデータベース11から選択する。   The similar time-series data selection unit 16 is similar to the past time-series wind condition data 12 and the current time-series wind condition / weather / power generation data input from the time-series wind condition / weather / power generation data acquisition unit 10. Meteorological data 13 and power generation amount data 14 are selected from the database 11.

識別ユニット18では、選択された過去の時系列風況データ12・気象データ13・発電量データ14に対し、回帰式により未来予測を行い風況データ25を得る。回帰の方法は、あとで図6〜図9を用いて説明する。   The identification unit 18 performs future prediction on the selected past time-series wind condition data 12, weather data 13, and power generation amount data 14 by a regression equation to obtain wind condition data 25. The regression method will be described later with reference to FIGS.

得られた風況データ25から発電量予測部20にて発電量予測を行う。表示部26は、時系列データベース11に格納されている風況データの表示や発電量予測部20で予測した発電量低下の発報や発電量波形を画面上に表示し、出力するものである。   The power generation amount prediction unit 20 performs power generation amount prediction from the obtained wind condition data 25. The display unit 26 displays the wind condition data stored in the time series database 11, the power generation amount reduction report predicted by the power generation amount prediction unit 20, and the power generation amount waveform on the screen and outputs them. .

図4、図5を用いて、表示の一例を説明する。図4は、例えば風況測定器5aから得られた時系列風況データの表し方を与えるものである。図4の円グラフ6では、風速を中央原点からの長さ(たとえば、単位m/s)で表し、風向き(方位)を角度で現している。ある期間の風況データを示している。   An example of display will be described with reference to FIGS. FIG. 4 gives a way of expressing time-series wind condition data obtained from, for example, the wind condition measuring instrument 5a. In the pie chart 6 of FIG. 4, the wind speed is represented by a length from the central origin (for example, unit m / s), and the wind direction (azimuth) is represented by an angle. It shows wind condition data for a certain period.

これに対し、図5の直交座標系のグラフ8では、風向き(方位7)を角度情報で表わすのは図4の円グラフ6の場合と同じであるが、風速を横軸からの長さ(矢印のベクトル)で表し、時系列データとして表示していることに特徴がある。この例では、南風と北風の頻度が小さいため、東風と西風がよく分かるように、方位を配置している。逆に南風と北風の頻度が大きく東風と西風との頻度が小さい場合には、南風と北風がよく分かるように、方位を配置すればよく、特の方位性がない場合には、両方のグラフを作成すればよい。発電量予測システムとしては、これらの表記により、風況を表すものとする。   On the other hand, in the graph 8 of the Cartesian coordinate system in FIG. 5, the wind direction (azimuth 7) is represented by angle information as in the case of the pie chart 6 in FIG. 4, but the wind speed is represented by the length from the horizontal axis ( It is represented by a vector of arrows) and is displayed as time series data. In this example, since the frequency of the south wind and the north wind is small, the direction is arranged so that the east wind and the west wind can be well understood. Conversely, if the frequency of the south and north winds is large and the frequency of the east and west winds is small, the orientation should be arranged so that the south and north winds can be clearly understood. You can create a graph. As a power generation amount prediction system, the wind condition is represented by these notations.

上記表示方法は、風況の一つの表現形態である。従って、後述する予測において、この表現形態を観測センサ信号(ベクトル)として扱ってもよい。たとえば、風速と風向きを、図4の原点を中心とする半径ベクトルで表す。図5では、時系列の矢印ベクトルが観測データである。   The display method is one expression form of wind conditions. Therefore, in the prediction described later, this expression form may be treated as an observation sensor signal (vector). For example, the wind speed and direction are represented by a radius vector centered on the origin of FIG. In FIG. 5, time-series arrow vectors are observation data.

次に、風況予測の方法を図6〜図9を用いて説明する。図6は、ガウシアンプロセス等の非線形回帰手法や予測手法による推定を説明する図である。学習データ21と回帰関数22が描かれている。ここで、学習データ21が、現在の時系列風況・気象・発電量データと類似したとされる過去の時系列風況・気象・発電量データである。ここで、類似性は、値としてとり得る範囲で選択したものである。   Next, a wind condition prediction method will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram for explaining estimation by a nonlinear regression method such as a Gaussian process or a prediction method. Learning data 21 and a regression function 22 are drawn. Here, the learning data 21 is past time-series wind condition / weather / power generation data that is similar to the current time-series wind condition / weather / power generation data. Here, the similarity is selected within a possible range.

ガウシアンプロセスの解説記事は多いが、ここでは、学会報告「尾崎 晋作, 和田 俊和, 前田 俊二, 渋谷 久恵,異常検出におけるSimilarity Based ModelingとGaussian Processesの関連に関して,パターン認識・メディア理解研究会(PRMU),画像工学(IE),133−138(2011.5)」を参照している。ガウシアンプロセスの特徴は、学習データと類似したデータを選択出力し、かつその信頼性も分散として出力可能なことである。   There are many commentary articles on the Gaussian process, but here is a report from the academic conference “Takusaku Ozaki, Toshikazu Wada, Shunji Maeda, Hisae Shibuya, Pattern Recognition and Media Understanding (PRMU) , Image Engineering (IE), 133-138 (2011.5). The characteristic of the Gaussian process is that data similar to learning data can be selected and output, and its reliability can be output as variance.

ガウシアンプロセスにおいては、入力ベクトルx、x、…xと対応する出力t=(t、t、…tが与えられているとき、新しい入力ベクトルxn+1に対する出力tn+1を予測する。 In the Gaussian process, given an output t = (t 1 , t 2 ,... T n ) T corresponding to an input vector x 1 , x 2 ,... X n , an output t n + 1 for a new input vector x n + 1. Predict.

Figure 2013222423
Figure 2013222423

ここで、σは分散パラメータ、βはノイズを表わす。(数1)により、出力test が予測値として得られる。 Here, σ represents a dispersion parameter, and β represents noise. From (Equation 1), an output t est is obtained as a predicted value.

なお、「Kai Goebe:Prognostics in Battery Health Management, IEEE Instrumentation And Measurement Magazine (2008),Volume: 11, Issue: 4, Pages: 33−40」には、Li−ion蓄電池を対象に、ガウシアンプロセスや後述の粒子(パーティクル)フィルタを用いた蓄電池のRemaining−useful−life(RUL)を推定する技術が紹介されている。   "Kai Goebe: Prognostics in Battery Health Management, IEEE Instrumentation And Measurement Magazine (2008), Volume: 11, Issue: 4, Pages: 33-40" covers the Gaussian process and the following A technique for estimating Remaining-useful-life (RUL) of a storage battery using a particle filter is introduced.

技術的な相違点のひとつは、精度を確保すべく、過去にできるだけ遡ることや、データの時間刻み(サンプリング)を細かくすると、いずれも容量の増大を招く。このような膨大な類似時系列データを、事前に、逐一選択する点であり、これにより、(数1)に示した計算、特に逆行列計算の負荷が減り、短期(短時間での)予測を可能にしている。   One of the technical differences is that as far as possible in the past, or if the data is time-scaled (sampling) in order to ensure accuracy, the capacity increases. This is a point where such a huge amount of similar time series data is selected one by one in advance, which reduces the load of the calculation shown in (Equation 1), particularly the inverse matrix calculation, and makes a short-term (short time) prediction. Is possible.

図7に、ガウシアンプロセスによる風況予測の例を示す。同図において、上段の波形701が電力量であり、下段の波形702が風速である。四角で囲んだ部分711と712が、現時点までの時系列データである。期間は、一ヶ月などと定める。もちろん、長い方がいろいろな現象を網羅でき、高い精度を期待できる。時系列の波形を、ベクトルとしてまとめ、Xと表記し、Xは風速の波形データ、Xは電力量の波形データを表わしている。 FIG. 7 shows an example of wind condition prediction by the Gaussian process. In the figure, the upper waveform 701 is the electric energy, and the lower waveform 702 is the wind speed. Portions 711 and 712 surrounded by a square are time series data up to the present time. The period is set as one month. Of course, the longer one can cover various phenomena and expect high accuracy. The waveform of the time series, collectively as vectors, denoted as X, X 1 is waveform data, X 2 wind speed represents the waveform data of the amount of power.

図8Aに、予測の段階を示す。電力量の波形701及び風速の波形702に対して、それぞれ四角711と712で囲んだ波形から、ガウシアンプロセスによる風況予測結果を○印721と722で示す。後に、四角711と712で囲んだ波形より右(時間的に遅い)のデータが実際に得られることになる。ここで、時刻の刻みをtとしている。   FIG. 8A shows the prediction stage. With respect to the waveform 701 of the electric energy and the waveform 702 of the wind speed, ◯ marks 721 and 722 indicate the wind condition prediction results by the Gaussian process from the waveforms surrounded by the squares 711 and 712, respectively. Later, data on the right (later in time) than the waveform enclosed by the squares 711 and 712 will actually be obtained. Here, the time increment is t.

このグラフにおいて、時刻tにおいて風速が低下して発電量が大きく低減し、規定の発電量を確保できなくなることが予想される。この予測結果を表示部26の画面上に表示して警報を発すると同時に、上位の電力制御系統に発電量低下予測の情報を発信する。 In this graph, it is expected that at time t 2 , the wind speed decreases and the power generation amount is greatly reduced, and it becomes impossible to secure the prescribed power generation amount. The prediction result is displayed on the screen of the display unit 26 and a warning is issued. At the same time, information on the prediction of power generation reduction is transmitted to the upper power control system.

又、図8Bには、電力量の波形701及び風速の波形702に対して、それぞれ四角711と712で囲んだ波形から、ガウシアンプロセスによる風況予測結果を、(数1)に示した出力testの分散の情報も付加して表示したグラフを示す。図8Bのグラフでは、分散として、現在の時刻801から先の各時刻における電力量の予想値810に対する±3σの値811、812と、風速の予想値820に対する±3σの値821と822とを表示した状態を示している。 Further, FIG. 8B shows the wind condition prediction result by the Gaussian process from the waveforms surrounded by the squares 711 and 712 with respect to the electric energy waveform 701 and the wind velocity waveform 702, respectively. The graph which added and displayed the dispersion | distribution information of est is also shown. In the graph of FIG. 8B, as dispersion, ± 3σ values 811 and 812 with respect to the predicted electric energy value 810 at each time after the current time 801, and ± 3σ values 821 and 822 with respect to the predicted wind speed value 820 are shown. The displayed state is shown.

さらに、図8Cには、図5で説明した風向と風速とを予測した結果を示すグラフに、ガウシアンプロセスによる風況予測結果として(数1)に示した出力testの分散の情報も付加して表示したグラフを示す。図8Cのグラフでは、現在の時刻850よりも前(過去)の風向と風速のデータ851のうち四角852で囲んだ範囲のデータから推定した現在の時刻850よりも先の各時刻の風向と風速の情報860をグラフに表示し、(数1)に示した出力testの分散の情報として分散の大きさに応じて色を分けて表示した場合を示す。即ち、分散の基準値を予め設定し、推定した風向と風速の分散が予め設定した分散値よりも小さい場合は赤い矢印で表示し、予め設定した分散値よりも大きい場合は青い矢印で表示する。分散の度合いに応じて色分け表示する代わりに、濃淡で表示してもよい。 Further, in FIG. 8C, the dispersion of the output test shown in (Expression 1) is added as a wind condition prediction result by the Gaussian process to the graph showing the result of predicting the wind direction and the wind speed described in FIG. Shows the displayed graph. In the graph of FIG. 8C, the wind direction and the wind speed at each time before the current time 850 estimated from the data in the range enclosed by the square 852 among the wind direction and wind speed data 851 before (past) the current time 850. The information 860 is displayed on a graph, and the color is displayed according to the size of the dispersion as the dispersion information of the output test shown in (Equation 1). In other words, a reference value for dispersion is set in advance, and when the estimated wind direction and wind speed dispersion is smaller than the preset dispersion value, it is displayed with a red arrow, and when it is greater than the preset dispersion value, it is displayed with a blue arrow. . Instead of displaying color-coded according to the degree of dispersion, it may be displayed in shades.

[変形例1]
次に、風況予測の変形例1を図9〜図13を用いて説明する。
図9に、変形例1における風況及び発電量予測システムの構成を示す。本システムは、実施例1で図3を用いて説明した風況及び発電量予測システムの風況予測部15における回帰エンジンによる識別ユニット18を、風況予測部151として認識エンジンによる識別ユニット17に置き換えたものである。
[Modification 1]
Next, modification example 1 of wind condition prediction will be described with reference to FIGS.
In FIG. 9, the structure of the wind condition and power generation amount prediction system in the modification 1 is shown. In this system, the identification unit 18 by the regression engine in the wind condition prediction unit 15 of the wind condition and power generation amount prediction system described in FIG. 3 in the first embodiment is used as the identification unit 17 by the recognition engine as the wind condition prediction unit 151. It is a replacement.

この風況予測部151において、認識エンジンによる識別ユニット17を用いて予測を行う場合の動作ブロックを図10に示す。認識エンジン17に、時系列風況・気象・発電量データ取得部10から風況データや気象データ・発電量データを入力し、過去の時系列風況データ12・気象データ13・発電量データ14をデータベース11から読み出し、認識する。データベース11に記憶された過去の時系列風況データ12・気象データ13・発電量データ14は、認識エンジンによる識別ユニット17の認識エンジンのパラメータを決めるための教示用の学習データとして使用する。   FIG. 10 shows an operation block when the wind condition prediction unit 151 performs prediction using the recognition unit 17 by the recognition engine. The wind condition data, weather data, and power generation data are input from the time series wind condition / weather / power generation data acquisition unit 10 to the recognition engine 17, and the past time series wind data 12, weather data 13, and power generation data 14 are input. Is read from the database 11 and recognized. The past time-series wind condition data 12, weather data 13, and power generation amount data 14 stored in the database 11 are used as teaching learning data for determining parameters of the recognition engine of the identification unit 17 by the recognition engine.

認識エンジンによる識別ユニット17においては、時系列風況・気象・発電量データ取得部10から入力した現在の風況データや気象データ・発電量データと、データベース11から読み出した過去の時系列風況データ12・気象データ13・発電量データ14とを用いて、学習によりパラメータが設定された認識エンジンにより風況の予測値251を求め、その結果を発電量予測ユニット201の側へ出力する。   In the recognition unit 17 by the recognition engine, the current wind condition data, weather data / power generation data input from the time series wind condition / weather / power generation data acquisition unit 10, and the past time series wind conditions read from the database 11. Using the data 12, the weather data 13, and the power generation amount data 14, a wind condition prediction value 251 is obtained by a recognition engine in which parameters are set by learning, and the result is output to the power generation amount prediction unit 201 side.

図11に認識エンジンによる識別ユニット17の認識エンジンによる識別方法の例を示す。ここでは、k−NN法を挙げているが、時系列データに適用する意味で、時間軌跡を対象にする。過去の時系列データに対し、定めた期間についてこれをベクトル化する。未知パターンとして、現時点までの定めた期間について時系列データをベクトル化し、これと、過去の時系列データのベクトルからの距離を求め、この距離の大小により、未知パターンに近い過去時系列データのベクトルを複数選ぶものである。たとえば、選んだ5個の過去時系列データのベクトルから、時間的に数ステップ先のデータを5個読み出し、これらの重心や、距離の逆数を重みにした重心を、風況や発電量の予測値とする。なお、5個という数値は一例に過ぎない。   FIG. 11 shows an example of the identification method by the recognition engine of the identification unit 17 by the recognition engine. Here, the k-NN method is mentioned, but the time trajectory is targeted in the sense that it is applied to time-series data. This is vectorized for a predetermined period with respect to the past time series data. As an unknown pattern, time-series data is vectorized for the period determined up to the present time, and the distance from the vector of the past time-series data is obtained, and the vector of past time-series data close to the unknown pattern based on the magnitude of this distance Select multiple items. For example, from five selected vectors of past time series data, five pieces of data that are several steps ahead are read out, and the center of gravity and the center of gravity with the inverse of the distance as the weight are predicted values of wind conditions and power generation amount. And The numerical value of 5 is merely an example.

図12に認識エンジン17による風況予測の例を示す。同図において、図7と同様に、上段の波形1201が電力量であり、下段の波形1202が風速である。四角1211と1212で囲んだ部分が、現時点までの時系列データである。期間は、一ヶ月や2週間などと定めている。対象とする時系列データは、風況のみならず、気象データも加えてよい。すなわち、気象が似ていて、風況も類似しているならば、時間的に数ステップ先のデータも、予測値として信頼してよいという考えである。図12の場合は、実施例1において図7で説明したのと同様に、時系列の波形を、ベクトルとしてまとめ、Xと表記し、Xは風速の波形データ、Xは電力量の波形データを表わしている。 FIG. 12 shows an example of wind condition prediction by the recognition engine 17. In the same figure, similarly to FIG. 7, the upper waveform 1201 is the electric energy, and the lower waveform 1202 is the wind speed. The portion surrounded by the squares 1211 and 1212 is time-series data up to the present time. The period is set to one month or two weeks. The target time series data may include not only wind conditions but also weather data. In other words, if the weather is similar and the wind conditions are similar, the data that is several steps ahead in time may be trusted as the predicted value. In the case of FIG. 12, as described in the first embodiment with reference to FIG. 7, time-series waveforms are collected as vectors and expressed as X, X 1 is wind speed waveform data, and X 2 is an electric energy waveform. Represents the data.

図13に、予測の段階を示す。電力量の波形1201及び風速の波形1202に対して、それぞれ四角1211と1212四角で囲んだ波形から、認識エンジンによる風況予測結果を○印1221と1222で示す。後に、四角1211と1212で囲んだ波形より右(時間的に遅い)のデータが実際に得られることになる。ここで、時刻の刻みを1としている。   FIG. 13 shows the prediction stage. With respect to the waveform 1201 of the electric energy and the waveform 1202 of the wind speed, the wind condition prediction results by the recognition engine are indicated by ◯ marks 1221 and 1222 from the waveforms surrounded by the squares 1211 and 1212, respectively. Later, data on the right (later in time) than the waveform enclosed by the squares 1211 and 1212 will be actually obtained. Here, the time increment is set to 1.

[変形例2]
次に、風況予測の変形例2の方法を図14〜図18を用いて説明する。
図14に、粒子(パーティクル)フィルタ19による予測の例を示す。
[Modification 2]
Next, the method of the modification 2 of a wind condition prediction is demonstrated using FIGS.
FIG. 14 shows an example of prediction by the particle filter 19.

図14には、変形例2における風況及び発電量予測システムの構成を示す。本システムは、実施例1で図3を用いて説明した風況及び発電量予測システムの風況予測部15における回帰エンジンによる識別ユニット18を、風況予測部152として粒子フィルタによる識別ユニット19に置き換えたものである。   In FIG. 14, the structure of the wind condition and electric power generation amount prediction system in the modification 2 is shown. In this system, the identification unit 18 by the regression engine in the wind condition prediction unit 15 of the wind condition and power generation amount prediction system described in FIG. 3 in the first embodiment is used as the identification unit 19 by the particle filter as the wind condition prediction unit 152. It is a replacement.

この風況予測部152において、粒子フィルタによる識別ユニット19を用いて予測を行う場合の動作ブロックを図10に示す。認識エンジン17に、時系列風況・気象・発電量データ取得部10から風況データや気象データ・発電量データを入力し、過去の時系列風況データ12・気象データ13・発電量データ14をデータベース11から読み出し、認識する。データベース11に記憶された過去の時系列風況データ12・気象データ13・発電量データ14は、認識エンジンによる識別ユニット17の認識エンジンのパラメータを決めるための教示用の学習データとして使用する。   FIG. 10 shows an operation block in the case where the wind condition prediction unit 152 performs prediction using the particle filter identification unit 19. The wind condition data, weather data, and power generation data are input from the time series wind condition / weather / power generation data acquisition unit 10 to the recognition engine 17, and the past time series wind data 12, weather data 13, and power generation data 14 are input. Is read from the database 11 and recognized. The past time-series wind condition data 12, weather data 13, and power generation amount data 14 stored in the database 11 are used as teaching learning data for determining parameters of the recognition engine of the identification unit 17 by the recognition engine.

認識エンジンによる識別ユニット17においては、時系列風況・気象・発電量データ取得部10から入力した現在の風況データや気象データ・発電量データと、データベース11から読み出した過去の時系列風況データ12・気象データ13・発電量データ14とを用いて、学習によりパラメータが設定された認識エンジンにより風況の予測値251を求め、その結果を発電量予測ユニット201の側へ出力する。   In the recognition unit 17 by the recognition engine, the current wind condition data, weather data / power generation data input from the time series wind condition / weather / power generation data acquisition unit 10, and the past time series wind conditions read from the database 11. Using the data 12, the weather data 13, and the power generation amount data 14, a wind condition prediction value 251 is obtained by a recognition engine in which parameters are set by learning, and the result is output to the power generation amount prediction unit 201 side.

(数2)に、時系列データの予測のためのモデルを示す。(数3)から(数6)は、各成分モデルである。   (Equation 2) shows a model for prediction of time series data. (Equation 3) to (Equation 6) are each component models.

Figure 2013222423
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風力発電に即したダイナミクスを反映したモデルを検討することが重要である。以下、各成分を説明する。   It is important to consider a model that reflects the dynamics of wind power generation. Hereinafter, each component will be described.

図15Aに、風況測定器51a〜51gを用いて、風力発電設備4の周囲で、風況を測定する例を示す。地形等に合わせて、必要な箇所に、風況測定器51a〜51gを配置している。同図において、風力発電設備4の位置に影響する風況を示す。風速と風向きに応じて、風力発電設備4の位置Cで、ベクトル成分の和として表現できる。   FIG. 15A shows an example in which the wind conditions are measured around the wind power generation facility 4 using the wind condition measuring devices 51a to 51g. Wind condition measuring instruments 51a to 51g are arranged at necessary locations according to the topography and the like. In the same figure, the wind condition which influences the position of the wind power generation equipment 4 is shown. It can be expressed as the sum of vector components at the position C of the wind power generation equipment 4 according to the wind speed and the wind direction.

同様に、図15Bに、風況測定器51a〜51gを用いて、風力発電設備4の周囲で、風況を測定する例を示す。この場合は、風況測定器51a〜51gで囲む「気柱」30を考え、この「気柱」30への空気の入出力を考え、気柱30全体が受ける風の力を表している。同図の中央の矢印(風況ベクトル)150は、「気柱」30全体の風速と考える。もちろん、気圧の勾配として考えてもよい。上記「気柱」30は、円柱である必要はなく、平面的には、風況測定器51a〜51gの実際の配置に依存した形状をもつ。「気柱」30の高さは、風況測定器51a〜51gの計測可能な範囲の高さである。   Similarly, FIG. 15B shows an example in which the wind condition is measured around the wind power generation facility 4 using the wind condition measuring instruments 51a to 51g. In this case, the “air column” 30 surrounded by the wind condition measuring devices 51a to 51g is considered, and the input / output of air to the “air column” 30 is considered, and the wind force received by the entire air column 30 is represented. The central arrow (wind vector) 150 in the figure is considered to be the wind speed of the “air column” 30 as a whole. Of course, it may be considered as a pressure gradient. The “air column” 30 does not have to be a cylinder, and has a shape that depends on the actual arrangement of the air flow measuring instruments 51a to 51g in a plan view. The height of the “air column” 30 is a height within a measurable range of the wind condition measuring devices 51a to 51g.

図16に、風力発電設備4の位置Cにおける、この風況ベクトル150の換算風速をグラフで示す。関数fwで、非線形化している。これが、(数3)に相当する成分である。図17には、気圧配置から、風力発電設備4の位置Cで気圧の差(勾配)を示す。この気圧の差(勾配)から、関数fpで、非線形化している。これが、(数4)に相当する成分である。(数5)と(数6)は、トレンド成分と別な揺らぎを示すモデルである。2階差分で表したが、何階 差分でもよい。Vはノイズ項である。   In FIG. 16, the conversion wind speed of this wind condition vector 150 in the position C of the wind power generation equipment 4 is shown with a graph. The function fw makes it non-linear. This is a component corresponding to (Equation 3). FIG. 17 shows the difference (gradient) in atmospheric pressure at the position C of the wind power generation equipment 4 from the atmospheric pressure arrangement. From the pressure difference (gradient), the function fp is used to make non-linearity. This is a component corresponding to (Equation 4). (Equation 5) and (Equation 6) are models showing fluctuations different from the trend component. Although the difference is expressed as the second floor difference, any number of floor differences may be used. V is a noise term.

これらから、(数7)で表わされるシステムモデル、(数8)で表わされる観測モデルなどの状態モデルを生成することを示す。   From these, it is shown that state models such as a system model represented by (Equation 7) and an observation model represented by (Equation 8) are generated.

Figure 2013222423
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Figure 2013222423
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詳細は、樋口知之:粒子フィルタ、電子情報通信学会誌 Vol.88, No.12,2005 に詳しい。図18に、粒子フィルタの動作説明を示す。結果的には、図13に示すような予測結果が得られる。 For details, see Tomoyuki Higuchi: Particle Filter, Journal of IEICE Vol.88, No.12,2005. FIG. 18 illustrates the operation of the particle filter. As a result, a prediction result as shown in FIG. 13 is obtained.

図19には、風況測定器51aの代わりに、別の風力発電設備4bがある場合の例を示す。この場合も、同じアプローチが使えることになる。   FIG. 19 shows an example in which another wind power generation facility 4b is provided instead of the wind condition measuring device 51a. In this case, the same approach can be used.

上述した実施例及び変形例1、変形例2において、ガウシアンプロセス、認識エンジン、粒子(パーティクル)フィルタなどを用いて説明したが、これらは組合せて使用してもよい。たとえば、予測時刻の最も早い時刻、遅い時刻、平均時刻など、瞬発性、信頼性、いろいろな視点で出力を加工できる。   In the above-described embodiment, the first modification, and the second modification, the Gaussian process, the recognition engine, the particle (particle) filter, and the like have been described. However, these may be used in combination. For example, the output can be processed from various viewpoints such as instantaneousness, reliability, and the like, such as the earliest predicted time, the latest time, and the average time.

本実施例によれば、風力発電設備4にかかる風速の変動を予測して、それに基づき、電力系統側発電機の出力制御を行うことができるようになる。また、本実施例によれば、風力発電設備4にかかる風速が低下する時点を予測して発報することができる。   According to the present embodiment, it is possible to predict the fluctuation of the wind speed applied to the wind power generation facility 4 and perform output control of the power system side generator based on the predicted fluctuation. Further, according to the present embodiment, it is possible to predict and report the time point at which the wind speed applied to the wind power generation equipment 4 decreases.

また、風力発電出力と蓄電池出力の合成出力を事前に電力会社等に通告し、出力一定制御を行う方法では、出来るだけ少ない容量の蓄電池で済むという経済的効果がある。さらには、蓄電池の充放電計画を精度良く立てることができるようになる。また、風速の低下により風力発電出力と蓄電池出力との合成出力が規定の出力に達しなくなることが予測される場合には、その時点を予測して上位の発電制御システムに情報を発信することができる。   Further, the method of notifying a power company or the like in advance of the combined output of the wind power generation output and the storage battery output and performing the constant output control has an economical effect of requiring a storage battery with as little capacity as possible. Furthermore, a charge / discharge plan for the storage battery can be established with high accuracy. In addition, when it is predicted that the combined output of the wind power generation output and the storage battery output will not reach the specified output due to the decrease in the wind speed, it is possible to predict the point in time and send information to the upper power generation control system. it can.

また、風況データを用いることにより、風力発電設備の保守を行うこともできるようになる。   In addition, the wind power generation facility can be maintained by using the wind condition data.

具体的には、風況データに対する発電量の推移を蓄積し、風況データと発電量からなる観測データを対象に、異常検知や異常予兆など、風力発電設備の健康状態を判断できる。もちろん、風力発電設備の制御パラメータも、上記観測データに加えると、より信頼性のある健康診断が可能となる。実現方法は、たとえば、特開2010−191556号公報に記載の部分空間法などが使える。   Specifically, the transition of the power generation amount with respect to the wind condition data is accumulated, and the health condition of the wind power generation facility such as abnormality detection and abnormality sign can be determined on the observation data including the wind condition data and the power generation amount. Of course, if the control parameters of the wind power generation facility are also added to the observation data, a more reliable health check can be performed. As a realization method, for example, a subspace method described in JP 2010-191556 A can be used.

図20にその方法を示す。ここでは、風況データと発電量をセンサデータ40と称している。風況データと発電量からなるセンサデータを入力して(S201)それぞれのセンサデータ40の特徴を抽出し(S202)、センサデータ40間の類似度に着目し、正常事例からなるコンパクトな学習データを生成し(S203)、生成した学習データを部分空間法(LSC:Local Subspace Classifier)(45)でモデル化し、観測したセンサデータと部分空間の距離関係に基づき、観測したセンサデータの乖離度を求め(S204)、これを異常測度として観測したセンサデータの健康状態を判断する(S205)。これにより、発電量を予測しながら、風力発電設備の健康状態を判断できる。より具体的には雷や台風といった自然災害による故障、増速機の歯車や軸受けの劣化、ブレードの疲労など、風力発電設備の健康状態をモニタできる。当然であるが、風力発電設備に別途取り付けた監視用センサ信号も併せて使うことができる。これらの監視用センサ信号は、温度、圧力、回転数、電圧など、故障検知のためのものである。   FIG. 20 shows the method. Here, the wind condition data and the power generation amount are referred to as sensor data 40. Sensor data consisting of wind condition data and power generation amount is input (S201), features of each sensor data 40 are extracted (S202), and attention is paid to the similarity between the sensor data 40, and compact learning data consisting of normal cases. (S203), the generated learning data is modeled by a subspace method (LSC: Local Subspace Classifier) (45), and based on the distance relation between the observed sensor data and the subspace, the divergence degree of the observed sensor data is calculated. Obtaining (S204), the health state of the sensor data observed as an abnormal measure is determined (S205). Thereby, the health state of a wind power generation facility can be judged, estimating the electric power generation amount. More specifically, it is possible to monitor the health status of wind power generation facilities such as breakdowns due to natural disasters such as lightning and typhoons, deterioration of gears and bearings of gearboxes, and fatigue of blades. Naturally, a monitoring sensor signal separately attached to the wind power generation facility can also be used. These monitoring sensor signals are for failure detection such as temperature, pressure, rotation speed, and voltage.

上記風力発電設備の健康状態判断方法は、蓄電池の健康状態判断にも適用できる。このようにして、系統連携に大きな問題を生じる、風速低下による発電量低下、風力発電設備の劣化や異常による発電量低下、蓄電池の劣化や故障による発電量低下などを事前に検知でき、電力系統側発電機の出力制御を行うことができるようになり、顧客への電力供給サービスを円滑に行うことが可能となる。   The wind power generation facility health condition determination method can also be applied to the storage battery health condition determination. In this way, it is possible to detect in advance power generation reductions due to wind speed reduction, wind power generation equipment deterioration or abnormalities, storage battery deterioration or power generation reductions, etc. The output control of the side generator can be performed, and the power supply service to the customer can be performed smoothly.

なお、系統連系では、電力会社が供給する電力と同じ品質が要求されるため、風力発電で発生した電圧が過電圧や不足電圧になったり、周波数上昇や低下が発生したりすると、電力会社の系統全体の品質に悪影響を及ぼす。これら不具合を検出する継電器を設置して、電圧や周波数の異常を検出した際に、即座に電力会社系統から切り離している。異常予兆の内容・種類によるが、継電器への制御入力とすることも可能である。   In addition, grid connection requires the same quality as the power supplied by the power company, so if the voltage generated by wind power generation becomes overvoltage or undervoltage, or if the frequency rises or falls, the power company The quality of the entire system is adversely affected. A relay that detects these problems is installed, and when an abnormality in voltage or frequency is detected, it is immediately disconnected from the power company system. Depending on the content and type of anomaly sign, it can be used as a control input to the relay.

上記実施例は、風力発電設備に関して説明したが、太陽光発電も自然エネルギーであり、日射量などを対象に、上述した手法が適用できる。   Although the said Example demonstrated the wind power generation equipment, solar power generation is also natural energy and the method mentioned above is applicable to solar radiation amount etc. as an object.

最後に、雲の動きを利用した風況予測を説明する。雲の種類を同定し、それより雲の高さを算出し、次に雲の動きを測定するものである。図21にその構成を示す。51は、観測用カメラシステムであり、52は、雲の種類、動き測定システムである。雲の高さごとに、その移動速度、方向を算出する。そして、これらの雲の動き情報の記憶領域を、図14の時系列データベース11内に設け、風況予測部15に入力することにより、風速予測に使う。ここで、下層雲である、積層雲や積雲、積乱雲などが、地上から高度2000m程度の雲であり、これらを対象に、その高度と動きを計測するものである。   Finally, wind condition prediction using cloud movement will be explained. The type of cloud is identified, the height of the cloud is calculated from it, and then the movement of the cloud is measured. FIG. 21 shows the configuration. Reference numeral 51 denotes an observation camera system, and reference numeral 52 denotes a cloud type / motion measurement system. The moving speed and direction are calculated for each cloud height. These cloud movement information storage areas are provided in the time series database 11 of FIG. 14 and input to the wind condition prediction unit 15 to be used for wind speed prediction. Here, the low-level clouds such as stacked clouds, cumulus clouds, cumulonimbus clouds, and the like are clouds having an altitude of about 2000 m from the ground, and the altitude and movement are measured for these clouds.

観測用カメラシステム51に用いるカメラは視野の広いオムニカメラなどが適している。ほかにも、活用できるものがあれば、同様に、図14の風況予測部15に入力することにより実現できる。鉄道の路線沿いであれば、その風況測定データを入力する。飛行場が近くにあれば、滑走路の近くで得た風況測定データを入力する。気象庁の観測データも同様に、風況予測部15に入力する。時系列データの予測のためのモデル式、(数2)に、これらの成分を追加するだけでよい。   As the camera used for the observation camera system 51, an omni camera having a wide field of view is suitable. If there is anything else that can be used, it can be similarly realized by inputting it to the wind condition prediction unit 15 of FIG. If it is along a railway line, input the wind measurement data. If the airfield is nearby, enter wind measurement data obtained near the runway. Similarly, observation data from the Japan Meteorological Agency is input to the wind condition prediction unit 15. It is only necessary to add these components to the model formula (Formula 2) for prediction of time series data.

上述した実施例は、地形条件や風況観測データ、地表粗度、風車設置条件などの入力に基づき、任意の地点における風況などを予測するシミュレーションへの入力データとして使用することも可能である。シミュレーションソフトとしては、RIAM−COMPACT社のものや、NEDO開発のLAWEPSや、RISO王立研究所開発のWAsPなどがある。空間分解能が粗いことが、弱点であり、これを補間することが可能になる。相互に活用し得ることが、利点となる。   The above-described embodiment can be used as input data to a simulation for predicting a wind condition at an arbitrary point based on inputs such as terrain conditions, wind condition observation data, surface roughness, and wind turbine installation conditions. . Simulation software includes those from RIAM-COMPACT, LAWEPS developed by NEDO, and WAsP developed by Royal RISO Laboratories. Coarse spatial resolution is a weak point, which can be interpolated. Being able to use each other is an advantage.

なお、シミュレーションにおいて、地形の複雑度が、風況予測精度を左右することが言われている。この指標には、例えば、1. RIX(Ruggedness Index)、2. 起伏量、3. 谷密度、4. 高度分散量、5. 勾配、6. 標高のラプラシアン、7. 表面積比、8. 平均比高、9. 地形の険しさ指数、10.波数領域での計測値などがある(http://homepage3.nifty.com/chacocham/Wind_Note/note/note_019.htm)。本実施例で述べた、過去の風況に関わる時系列データから、未来の風況を予測する方法は、地点それぞれにおいてモデリングするため、上記ファクタに影響を内包することになり、明示的には影響を受けないことが特徴である。言い換えれば、どのような地形においても有効である。   In the simulation, it is said that the complexity of the terrain affects the wind condition prediction accuracy. For example, 1. RIX (Ruggedness Index), 2. Roughness, 3. Valley density, 4. High dispersion, 5. Gradient, 6. Laplacian of altitude, 7. Surface area ratio, 8. Average ratio There are high, 9. terrain steepness index, 10. measured value in wave number domain (http://homepage3.nifty.com/chacocham/Wind_Note/note/note_019.htm). The method for predicting the future wind conditions from the time series data related to the past wind conditions described in the present example is modeled at each point, so the influence is included in the above factors. It is characterized by not being affected. In other words, it is effective in any terrain.

2…風力発電設備の発電電力 4…風力発電設備 5…風況測定器 10…時系列風況・気象・発電量データ取得部 11…時系列データベース 15…風況予測部 20…発電量予測部 26…表示部 51…観測用カメラシステム 52…雲の種類、動き測定システム。   2 ... Wind power generation equipment 4 ... Wind power generation equipment 5 ... Wind condition measuring instrument 10 ... Time series wind condition / meteorological / power generation data acquisition part 11 ... Time series database 15 ... Wind condition prediction part 20 ... Power generation quantity prediction part 26 ... Display unit 51 ... Observation camera system 52 ... Cloud type, motion measurement system.

Claims (11)

風力発電設備の発電量を予測する方法であって、
風力発電設備が設置された地点と該風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の過去の風況時系列データと現在の風況データとを用いて現在より先の風況を予測し、該予測した風況に基づいて現在より先の発電量を予測することを特徴とする発電量予測方法。
A method for predicting the amount of power generated by a wind power generation facility,
Predict the wind conditions beyond the present using the past wind current time series data and the current wind condition data at the point where the wind power generation facility is installed and the points around the point where the wind power generation facility is installed, A power generation amount prediction method characterized by predicting a power generation amount ahead of the present based on the predicted wind conditions.
前記風力発電設備は蓄電池を備え、前記予測した風況に基づいて現在より先の前記蓄電池を含めた発電量を予測することを特徴とする請求項1記載の発電量予測方法。   The power generation amount prediction method according to claim 1, wherein the wind power generation facility includes a storage battery, and predicts a power generation amount including the storage battery ahead of the present based on the predicted wind condition. 風力発電設備が設置された地点と該風力発電設備が設置された地点の周辺の地点との過去の風況時系列データと現在の風況データとを用いて現在より先の風況を予測することを、ガウシアンプロセスを用いて行うことを特徴とする請求項1記載の発電量予測方法。   Prediction of wind conditions beyond the present using current wind data and time series data of past wind conditions at a point where the wind power generation facility is installed and points around the site where the wind power generation facility is installed The method for predicting the amount of power generation according to claim 1, wherein this is performed using a Gaussian process. 風力発電設備が設置された地点と該風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の過去の風況時系列データと現在の風況データとを用いて現在より先の風況を予測した結果と該予測した風況に基づいて求めた現在より先の発電量を予測した結果とを、時系列データとして表示することを特徴とする請求項1記載の発電量予測方法。   Results of forecasting wind conditions beyond the present using the past wind current time series data and current wind condition data at the point where the wind power generation facility is installed and the points around the point where the wind power generation facility is installed The power generation amount prediction method according to claim 1, further comprising: displaying a result of predicting a power generation amount ahead of the present time determined based on the predicted wind condition as time series data. 風力発電設備が設置された地点と該風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の過去の風況時系列データと現在の風況データとを用いて現在より先の風況を予測した結果を、時系列データとして、予測値の分散の情報と一緒に表示することを特徴とする請求項4記載の発電量予測方法。   Results of forecasting wind conditions beyond the present using the past wind current time series data and current wind condition data at the point where the wind power generation facility is installed and the points around the point where the wind power generation facility is installed The power generation amount prediction method according to claim 4, wherein time series data is displayed together with information on variance of predicted values. 風力発電設備の健康状態を判断する方法であって、
風力発電設備が設置された地点の風況データと前記風力発電設備の発電量とを計測し、 該計測した風況データと発電量とを含む観測データの特徴量を抽出し、該抽出した特徴量とデータベースに記憶してあるデータとを用いて前記風力発電設備の異常検知または異常予兆を行い、該異常検知又は異常予知を行った結果に基づいて前記風力発電設備の健康状態を判断することを特徴とする風力発電設備の健康管理方法。
A method for determining the health status of wind power generation equipment,
Measure wind condition data at the location where the wind power generation facility is installed and the amount of power generated by the wind power generation facility, extract feature values of the observation data including the measured wind condition data and power generation amount, and extract the extracted features An abnormality detection or an abnormality sign of the wind power generation facility is detected using the amount and data stored in the database, and a health state of the wind power generation facility is determined based on a result of the abnormality detection or anomaly prediction. A method for health management of wind power generation facilities.
風力発電設備が設置された地点と該風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の風況と気象情報及び発電量データを取得するデータ取得部と、
該データ取得部で取得した前記風力発電設備が設置された地点と該風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の過去の時系列の風況と気象情報及び発電量データを記憶する時系列データベース部と、
前記データ取得部で取得した現在の風力発電設備が設置された地点と該風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の風況と気象情報及び発電量データと前記時系列データベース部に記憶された情報とを用いて現在より先の風況を予測する風況予測部と、
該風況予測部で予測した風況の情報を用いて前記風力発電設備の現在より先の発電量を予測する発電量予測部と、
前記風況予測部で予測した現在より先の風況の情報と前記発電量予測部で予測した前記風力発電設備の現在より先の発電量の情報とを出力する出力部と
を備えたことを特徴とする発電量予測システム。
A data acquisition unit for acquiring wind conditions, weather information, and power generation amount data at a point where the wind power generation facility is installed and a point around the point where the wind power generation facility is installed;
Time series storing past time series wind conditions, meteorological information, and power generation amount data of the point where the wind power generation facility acquired by the data acquisition unit and the point around the point where the wind power generation facility is installed A database section;
Stored in the time series database unit, the wind condition, weather information, and power generation amount data at the point where the current wind power generation facility acquired by the data acquisition unit and the point around the point where the wind power generation facility is installed are stored. A wind condition prediction unit that predicts a wind condition ahead of the present using
A power generation amount prediction unit that predicts a power generation amount ahead of the current wind power generation facility using information on the wind state predicted by the wind state prediction unit;
An output unit that outputs information on the wind conditions ahead of the current predicted by the wind condition prediction unit and information on the amount of power generation ahead of the current of the wind power generation equipment predicted by the power generation amount prediction unit; A featured power generation prediction system.
前記風力発電設備は蓄電池を備え、前記発電量予測部は、前記風況予測部で予測した現在より先の風況の情報に基づいて現在より先の前記蓄電池を含めた発電量を予測することを特徴とする請求項7記載の発電量予測システム。   The wind power generation facility includes a storage battery, and the power generation amount prediction unit predicts a power generation amount including the storage battery ahead of the present based on information on the wind state prior to the present predicted by the wind state prediction unit. The power generation amount prediction system according to claim 7. 前記風況予測部は、前記時系列データベース部に記憶した前記過去の時系列の風況の情報と現在の風況の情報とを用いて現在より先の風況を予測することを、ガウシアンプロセスを用いて行うことを特徴とする請求項7記載の発電量予測システム。   The wind condition predicting unit predicts a wind condition ahead of the present time by using the past time series wind condition information and the current wind condition information stored in the time series database unit. The power generation amount prediction system according to claim 7, wherein: 前記出力部は、前記時系列データベース部に記憶した前記過去の時系列の風況の情報と現在の風況の情報とを用いて現在より先の風況を予測した結果と該予測した風況に基づいて求めた現在より先の発電量を予測した結果とを、時系列データとして画面上に表示することを特徴とする請求項7記載の発電量予測システム。   The output unit uses the past time series wind information and the current wind condition information stored in the time series database unit to predict a wind condition ahead of the present and the predicted wind condition. The power generation amount prediction system according to claim 7, wherein a result of predicting a power generation amount ahead of the present time determined based on is displayed on the screen as time series data. 風力発電設備の健康状態を判断する方法であって、
風力発電設備が設置された地点と該風力発電設備が設置された地点の周辺の地点の風況を計測して風況データを取得する風況データ計測部と、
前記風力発電設備が発電した発電量を計測する発電量計測部と、
前記風況データ計測部で計測して取得した風況データと前記発電量計測部で計測した発電量とを含む観測データの特徴量を抽出する観測データ特徴量抽出部と、
該観測データ特徴量抽出部で抽出した特徴量とデータベースに記憶してあるデータとを用いて前記風力発電設備の異常検知または異常予兆を行う異常検知部と、
該異常検知部で行った異常検知または異常予兆の結果に基づいて前記風力発電設備の健康状態を判断する健康状態判断部と
を備えることを特徴とする風力発電設備の健康管理システム。
A method for determining the health status of wind power generation equipment,
A wind condition data measurement unit for measuring wind conditions at a point where the wind power generation facility is installed and a point around the point where the wind power generation facility is installed, and obtaining wind condition data;
A power generation amount measuring unit for measuring the power generation amount generated by the wind power generation facility;
An observation data feature amount extraction unit for extracting feature amounts of observation data including the wind condition data measured and acquired by the wind condition data measurement unit and the power generation amount measured by the power generation amount measurement unit;
An anomaly detection unit that performs an anomaly detection or an anomaly sign of the wind power generation facility using the feature amount extracted by the observation data feature amount extraction unit and the data stored in the database;
A health management system for a wind power generation facility, comprising: a health state determination unit that determines a health state of the wind power generation facility based on a result of abnormality detection or an abnormality sign performed by the abnormality detection unit.
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