基于風(fēng)電場區(qū)域?qū)崟r風(fēng)速分析調(diào)控風(fēng)電場有功的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造屬于風(fēng)電場控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于風(fēng)電場區(qū)域?qū)崟r風(fēng)速分析 調(diào)控風(fēng)電場有功的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電由于電能質(zhì)量問題導(dǎo)致并網(wǎng)接入難，電能質(zhì)量問題又主要是由于電場側(cè) 的通信系統(tǒng)、機(jī)組狀況、控制系統(tǒng)、天氣和其它因素的原因共同導(dǎo)致。而現(xiàn)有的有功控制系 統(tǒng)慮因素比較單一、應(yīng)用局限性較大、主要是針對實施命令進(jìn)行單一的考慮?？刂菩Ч?不夠精確，且對外界環(huán)境變化造成的影響抗干擾能力不足，導(dǎo)致風(fēng)電場有功出力不夠穩(wěn)定 的現(xiàn)象。對電網(wǎng)的安全、高效運行造成了一定的影響。
[0003] 現(xiàn)有的風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)主要的研究對象是電場內(nèi)部硬件設(shè)備控制和調(diào)度命 令值。雖然風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)接收到的調(diào)度命令值是調(diào)度中心根據(jù)風(fēng)電場所在區(qū)域的 超短期預(yù)測計算得出，但該值只是根據(jù)高精度氣象預(yù)報推算得出的預(yù)測值，并不能準(zhǔn)確反 映風(fēng)電場所在區(qū)域的實際風(fēng)速、風(fēng)向，更沒有考慮到風(fēng)機(jī)尾流對其他風(fēng)機(jī)風(fēng)速造成的影響。 同時由于風(fēng)電場風(fēng)機(jī)所處位置相對比較分散，因此不能對風(fēng)電場所有風(fēng)機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一化的調(diào) 控。同時由于風(fēng)速、風(fēng)向時變性較大的特點，因此風(fēng)機(jī)在當(dāng)前時刻的運行狀態(tài)到下一時刻有 可能發(fā)生突變。這必然會導(dǎo)致該風(fēng)機(jī)有功的不規(guī)律波動，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)電場并網(wǎng)點有功的波 動，這種波動在外部氣候環(huán)境變化較快的環(huán)境下會更加的明顯。對區(qū)域電網(wǎng)安全、高效運行 造成較大的影響。不能夠滿足電網(wǎng)對風(fēng)電場有功進(jìn)行實時不間斷穩(wěn)定控制的需求。
[0004] 短期/超短期風(fēng)功率預(yù)測雖然預(yù)測精度較以前已經(jīng)有了很大程度上的提高，但是 仍不能滿足風(fēng)電場用于實時有功控制的需求。同時短期/超短期風(fēng)功率預(yù)測只是對該區(qū)域 整體風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測，并不能代表單臺風(fēng)機(jī)所受到的風(fēng)速，同時更沒有考慮到風(fēng)機(jī)尾流對其 他風(fēng)機(jī)造成的影響，同時由于風(fēng)機(jī)的高度不同風(fēng)機(jī)所受到的風(fēng)速也不盡行同，這就導(dǎo)致不 同風(fēng)機(jī)可發(fā)的有功量上限不同，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)執(zhí)行有功調(diào)控命令效果不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種基于風(fēng)電場區(qū)域?qū)崟r風(fēng)速分析調(diào)控風(fēng)電場有 功的方法，以防止風(fēng)速、風(fēng)向時變化對區(qū)域電網(wǎng)安全、高效運行造成的影響，達(dá)到風(fēng)電場的 智能實時有功控制。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0007] -種基于風(fēng)電場區(qū)域?qū)崟r風(fēng)速分析調(diào)控風(fēng)電場有功的方法，用于具有數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)、風(fēng)電場建模系統(tǒng)、風(fēng)電場數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)有功預(yù)測系統(tǒng)、風(fēng)電場有功分配系統(tǒng)和控 制效果回饋系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，所述方法包括：
[0008] 步驟一、基于區(qū)域地理模型、風(fēng)機(jī)模型、風(fēng)機(jī)尾流模型、以及區(qū)域同風(fēng)帶模型對風(fēng) 電場進(jìn)行整體建模。
[0009] 所述區(qū)域地理模型包括海拔、對該區(qū)域風(fēng)速能造成影響的實體建筑、每臺風(fēng)機(jī)的 高度和在該區(qū)域內(nèi)的分布位置；
[0010] 所述風(fēng)機(jī)模型可以推算出該臺風(fēng)機(jī)某一風(fēng)速下的理論發(fā)電上限，和該風(fēng)速下風(fēng)機(jī) 造成的尾流影響大小和范圍；
[0011] 所述風(fēng)機(jī)尾流模型包括風(fēng)力通過風(fēng)機(jī)扇葉后形成的風(fēng)機(jī)尾流大小、范圍、方向和 對該尾流區(qū)域內(nèi)其他風(fēng)機(jī)所受風(fēng)力、風(fēng)向的影響程度；
[0012] 所述區(qū)域同風(fēng)帶模型是指區(qū)域內(nèi)在同一風(fēng)向上如果風(fēng)速發(fā)生改變，則一段時間后 在該風(fēng)向下游的風(fēng)機(jī)所受到的風(fēng)速必然會受到不同程度上的影響，系統(tǒng)根據(jù)這一原理建立 起同風(fēng)帶模型。
[0013] 步驟二、采用模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法以及自適應(yīng)調(diào)整算法對風(fēng)機(jī)下一刻的 實時風(fēng)速進(jìn)行不間斷的預(yù)測。
[0014] 1)數(shù)據(jù)采集：采集風(fēng)電場電場側(cè)環(huán)境變化值，包括每臺風(fēng)機(jī)的高度、風(fēng)速、風(fēng)向、 坐標(biāo)值、有功值。
[0015] 2)數(shù)據(jù)發(fā)送：將電場采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口發(fā)送給數(shù)據(jù)存貯系統(tǒng)。
[0016] 3)數(shù)據(jù)預(yù)處理：將實時采集到的來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)分類并發(fā)送到相應(yīng)的數(shù) 據(jù)庫。
[0017] 4)數(shù)據(jù)預(yù)測：通過智能算法來預(yù)測風(fēng)電場下一時刻的實時風(fēng)速。
[0018] 所述智能算法采用模糊控制理論結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合方法，通過模糊控制理 論對電場不同風(fēng)速階段進(jìn)行模糊劃分層次處理，同時通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的學(xué)習(xí)功能能夠快 速的將預(yù)測系統(tǒng)訓(xùn)練成符合該電場實際風(fēng)力分布特性的系統(tǒng)，最終推算出每臺風(fēng)機(jī)短時間 內(nèi)的理論有功曲線值。
[0019]步驟三、根據(jù)電場有功目標(biāo)值、風(fēng)機(jī)有功預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測得出的風(fēng)機(jī)在當(dāng)前風(fēng)速下 的理論有功預(yù)測值和各個風(fēng)機(jī)的調(diào)控參數(shù)向各風(fēng)機(jī)發(fā)送有功命令值。
[0020] 步驟四、將風(fēng)機(jī)有功的預(yù)測值與風(fēng)電場風(fēng)機(jī)有功實際值相比較，根據(jù)變化值自動 修正電站模型參數(shù)和系統(tǒng)預(yù)測算法參數(shù)，使整個電場的有功值維持在一定的范圍內(nèi)。
[0021] 進(jìn)一步的，在步驟四中，在電場中隨機(jī)選取1-2臺風(fēng)機(jī)作為樣板風(fēng)機(jī)，將風(fēng)機(jī)有功 的預(yù)測值與風(fēng)電場樣板風(fēng)機(jī)有功實際值相比較，如果樣板風(fēng)機(jī)的實際值在預(yù)測值附近，則 說明該預(yù)測算法適用于該電場的實際情況，如果樣板風(fēng)機(jī)的實際值偏離預(yù)測值較遠(yuǎn)，則自 動修正電站模型參數(shù)和系統(tǒng)預(yù)測算法參數(shù)，使電站有功的預(yù)測值更加準(zhǔn)確。
[0022] 進(jìn)一步的，所述風(fēng)電場有功分配系統(tǒng)向風(fēng)機(jī)發(fā)送命令，使其命令值低于預(yù)測值；同 時向樣板風(fēng)機(jī)發(fā)送命令，使其命令值高于所述預(yù)測值，并查看各個風(fēng)機(jī)的命令執(zhí)行效果，之 后將命令執(zhí)行效果反饋回所述數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。
[0023] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的基于風(fēng)電場區(qū)域?qū)崟r風(fēng)速分析調(diào)控風(fēng)電場有 功的方法具有以下優(yōu)勢：
[0024] 本發(fā)明所述的分析調(diào)控方法通過對風(fēng)電場區(qū)域風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)控，可以精確且有效的 預(yù)測出每臺風(fēng)機(jī)短時間內(nèi)的的理論有功上限。通過風(fēng)機(jī)理論有功上限的利用可以有效地提 高風(fēng)電場有功控制效率與準(zhǔn)確率。
[0025] 基于風(fēng)電場區(qū)域?qū)崟r風(fēng)速分析調(diào)控風(fēng)電場有功的方法能夠通過對風(fēng)電場及其所 在區(qū)域風(fēng)力分布系統(tǒng)模型，結(jié)合系統(tǒng)采集到的實施環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、預(yù)測。能夠?qū)崿F(xiàn)提前 1-2分鐘掌握該區(qū)域風(fēng)力分布、風(fēng)力變化趨勢，通過這種方法系統(tǒng)能夠預(yù)測出每臺風(fēng)機(jī)較為 準(zhǔn)確的在接下來1-2分鐘的可發(fā)電能力走勢。根據(jù)風(fēng)機(jī)可發(fā)電走勢系統(tǒng)能夠提前對可能出 現(xiàn)出力波動的風(fēng)機(jī)進(jìn)行提前調(diào)控，使其脫離可能出現(xiàn)的波動范圍，降低電場整體有功發(fā)生 波動的情況，提尚并網(wǎng)點有功穩(wěn)定等級，提升電場電能質(zhì)量。
[0026] 本發(fā)明創(chuàng)造的另一目的在于提出一種風(fēng)電場區(qū)域?qū)崟r風(fēng)速分析調(diào)控風(fēng)電場有功 的裝置，以使上述控制方法基于此裝置實現(xiàn)風(fēng)電場的智能實時有功控制。
[0027] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0028] -種風(fēng)電場區(qū)域?qū)崟r風(fēng)速分析調(diào)控風(fēng)電場有功的裝置，用于具有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、 風(fēng)電場建模系統(tǒng)、風(fēng)電場數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)有功預(yù)測系統(tǒng)、風(fēng)電場有功分配系統(tǒng)和控制效 果回饋系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，其中：
[0029] 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。
[0030] 所述風(fēng)電場建模系統(tǒng)包括區(qū)域地理模型、風(fēng)機(jī)模型、風(fēng)機(jī)尾流模型、以及區(qū)域同風(fēng) 帶模型。
[0031] 所述數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，所述數(shù)據(jù) 庫包括電場設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)庫、模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫、電場實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。所述電場設(shè) 備參數(shù)數(shù)據(jù)庫存儲該電場各種設(shè)備的調(diào)控參數(shù)、安全運行范圍數(shù)據(jù)。所述模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫 用來存儲該電場建模所用各項參數(shù)數(shù)據(jù)。所述電場實時數(shù)據(jù)庫接收電場各機(jī)組實時運行狀 態(tài)值、數(shù)據(jù)值。所述歷史數(shù)據(jù)庫存儲歷史數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊接收的來自不同數(shù)據(jù)源的歷史數(shù) 據(jù)。。
[0032] 所述風(fēng)機(jī)有功預(yù)測系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)電場建模系統(tǒng)建立的風(fēng)電場模型結(jié)合數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)采集到的風(fēng)電場實時數(shù)據(jù)