本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風電場選址方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)劃已成為電網(wǎng)建設(shè)中的重大課題?？茖W合理的電力系統(tǒng)規(guī)劃是電力系統(tǒng)安全、可靠、運行的前提。近年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源危機不斷加深，能源供給量漸漸無法滿足社會對能源的需求量，并且，傳統(tǒng)能源，如化石燃料的燃燒對環(huán)境的污染日益嚴重，而風能由于其無污染、可再生建設(shè)周期短等優(yōu)勢，得到了越來越多的研究和關(guān)注。

在保證電網(wǎng)安全可靠運行的條件下提高電網(wǎng)的經(jīng)濟運行水平，且最大限度的利用風能，首先應(yīng)該解決的就是風電場的選址問題，但是現(xiàn)有的風電場選址方法主要是考慮風電場選址的社會因素、自然環(huán)境等因素，根據(jù)這種方法選出的風電場沒有考慮到風速和風的可用性，無法為風電場的選址提供準確可靠的參考。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種風電場選址方法及裝置，用于為風電場的選址提供準確可靠的參考。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種風電場選址方法，應(yīng)用于風電系統(tǒng)，風電系統(tǒng)包括n個候選風電場，風電場選址方法包括：

獲取n個候選風電場的年平均不可用時間；

根據(jù)n個候選風電場的年平均不可用時間，得到n個候選風電場的風力可用性概率；

選取n個候選風電場中風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，且風速最大的風電場作為目標風電場；其中，n為整數(shù)，且n≥1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的風電場選址方法具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的風電場選址方法中，通過獲取n個候選風電場的年平均不可用時間，并根據(jù)n個候選風電場的年平均不可用時間，得到n個候選風電場的風力可用性概率，然后通過選取n個候選風電場中風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，且風速最大的風電場作為目標風電場，可見，本發(fā)明提供的風電場選址方法中，通過綜合考慮影響風電場構(gòu)建的風力可用性概率和風速這兩個因素，從n個候選風電場中選出既滿足風力可用性概率要求又滿足風速要求的風電場作為目標風電場，使得風電場的選址的準確性得到了保證。

本發(fā)明還提供一種風電場選址裝置，應(yīng)用于風電系統(tǒng)，風電系統(tǒng)包括n個候選風電場，風電場選址裝置包括：獲取模塊、處理模塊和確認模塊；獲取模塊的輸出端與處理模塊的輸入端相連，處理模塊的輸出端與確認模塊的輸入端相連；

獲取模塊用于獲取n個候選風電場的年平均不可用時間；

處理模塊用于根據(jù)n個候選風電場的年平均不可用時間，得到n個候選風電場的風力可用性概率；

確認模塊用于選取n個候選風電場中風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，且風速滿足預(yù)設(shè)風速閾值f的風電場作為目標風電場；其中，n為整數(shù)，且n≥1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的風電場選址裝置的有益效果與上述風電場選址方法的有益效果，在此不再贅述。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例一提供的風電場選址方法的示意圖一；

圖2為本發(fā)明實施例一提供的風電場選址方法的示意圖二；

圖3為本發(fā)明實施例一提供的風電場選址方法中梯形模糊數(shù)的函數(shù)圖像；

圖4為本發(fā)明實施例一提供的風電場選址方法中三角模糊數(shù)的函數(shù)圖像；

圖5為本發(fā)明實施例二提供的風電場選址裝置的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖6為本發(fā)明實施例二提供的風電場選址裝置的結(jié)構(gòu)示意圖二。

附圖標記：

1-獲取模塊，2-處理模塊；

3-確認模塊，31-閾值比較單元；

32-可選風電場確認單元，33-選定單元；

34-風速比較單元。

具體實施方式

為了進一步說明本發(fā)明實施例提供的風電場選址方法及裝置，下面結(jié)合說明書附圖進行詳細描述。

實施例一

請參閱圖1，本實施例提供一種風電場選址方法，應(yīng)用于風電系統(tǒng)，風電系統(tǒng)包括n個候選風電場，上述風電場選址方法包括：

s1：獲取n個候選風電場的年平均不可用時間；

s2：根據(jù)n個候選風電場的年平均不可用時間，得到n個候選風電場的風力可用性概率；

s3：選取n個候選風電場中風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，且風速最大的風電場作為目標風電場；其中，n為整數(shù)，且n≥1。

通過上述具體實施過程可知，本實施例提供的風電場選址方法中，通過獲取n個候選風電場的年平均不可用時間，并根據(jù)n個候選風電場的年平均不可用時間，得到n個候選風電場的風力可用性概率，然后通過選取n個候選風電場中風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，且風速最大的風電場作為目標風電場，可見，本實施例提供的風電場選址方法中，通過綜合考慮影響風電場構(gòu)建的風力可用性概率和風速這兩個因素，從n個候選風電場中選出既滿足風力可用性概率要求又滿足風速要求的風電場作為目標風電場，使得風電場的選址的準確性得到了保證。

值得注意的是，上述s1獲取n個候選風電場的年平均不可用時間時，獲取第i個候選風電場的年平均不可用時間包括：根據(jù)各候選風電場歷史數(shù)據(jù)以及工程經(jīng)驗，獲取第i個風電場的第一個年平均不可用時間ti,1，第i個風電場的第二個年平均不可用時間ti,2，第i個風電場的第三個年平均不可用時間ti,3，第i個風電場的第四個年平均不可用時間ti,4，使得第i個候選風電場的年平均不可用時間用梯形模糊數(shù)表示；其中，i為整數(shù)，且1≤i≤n。

上述s2根據(jù)n個候選風電場的年平均不可用時間，得到n個候選風電場的風力可用性概率時，根據(jù)第i個候選風電場的年平均不可用時間，得到第i個候選風電場的風力可用性概率，包括：

根據(jù)第i個候選風電場的第一個年平均不可用時間ti,1，得到第i個候選風電場的第一個風力可用性概率pi,1；

根據(jù)第i個候選風電場的第二個年平均不可用時間ti,2，得到第i個候選風電場的第二個風力可用性概率pi,2；

根據(jù)第i個候選風電場的第三個年平均不可用時間ti,3，得到第i個候選風電場的第三個風力可用性概率pi,3；

根據(jù)第i個候選風電場的第四個年平均不可用時間ti,4，得到第i個候選風電場的第四個風力可用性概率pi,4；

其中，第i個候選風電場的每個風力可用性概率pi,j滿足：

t為發(fā)電系統(tǒng)的平均運行時間，γi,j為第i個風電場的第j個風的年平均不可用比率，ti,j為第i個風電場的第j個年平均不可用時間，j為整數(shù)，且1≤j≤4。

需要注意的是，由于風的時空分布有很強的不確定性，但是現(xiàn)有的風電場選址方法中均未考慮風的不確定因素，導致對風電場的選址規(guī)劃造成不利影響，因此，本實施例將風力可用性的不確定因素用梯形模糊數(shù)來表示，使具有不確定性特點的風力可用性用梯形模糊數(shù)來量化，通過將風力可用性用梯形模糊數(shù)量化表示，以得到一種更加準確可靠的風電場選址方法。

具體的，梯形模糊數(shù)指的是對于給定論域u上的一個模糊集，對任何x∈u，都有一個數(shù)μx∈[0,1]與之對應(yīng)，μx稱為x對u的隸屬度，μx稱為x的隸屬函數(shù)，例如a用梯形模糊數(shù)a，b，c，e表示，可記為a＝(a，b，c，e)，其函數(shù)圖像如圖3所示，其函數(shù)表示為：

示例性的，本實施例將第i個候選風電場的年平均不可用時間ti,用梯形模糊數(shù)ti,＝(ti,1,ti,2,ti,3,ti,4)來表示，本實施例通過選用梯形模糊數(shù)來表示風的年平均不可用時間，然后根據(jù)公式(1)和公式(2)計算得到每個候選風電場的風力可用性概率，相應(yīng)的，風力可用性概率也用梯形模糊數(shù)來表示，由于風力可用性具有不確定性的特點，所以，本實施例提供的風電場選址方法通過選用梯形模糊數(shù)來表示風力可用性概率，在選取目標風電場時，將風力可用性的不確定因素考慮進去，能夠得出更加可靠的風電場選址。

具體的，如圖2所示，上述s3選取n個候選風電場中風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，且風速最大的風電場作為目標風電場，包括：

s31：分別判斷n個候選風電場的風力可用性概率是否滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，得到風力可用性概率判斷結(jié)果；

s32：根據(jù)風力可用性概率判斷結(jié)果，統(tǒng)計滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的候選風電場的個數(shù)k；如果k＝1，轉(zhuǎn)向s33；如果k＞1，轉(zhuǎn)向s34；

s33：將滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的候選風電場設(shè)定為目標風電場；

s34：比較k個滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的候選風電場的風速，得到風速比較結(jié)果；在得到風速比較結(jié)果后，轉(zhuǎn)入s35；

s35：根據(jù)風速比較結(jié)果，將k個滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的候選風電場中風速最大的風電場設(shè)定為目標風電場。

通過上述s31-s35的描述可知，本實施例通過比較風力可用性概率與預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，將風力可用性概率不滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的候選風電場排除，使得在利用本實施例提供的風電場選址方法進行風電場的選擇時，僅對風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的可選風電場進行進一步分析，因此，本發(fā)明可縮小目標風電場的選址范圍，提高目標風電場的選址效率。

優(yōu)選的，本實施例考慮到風速具有較強的波動性和間歇性，使得風速具有不確定性的特點，針對風速表現(xiàn)出的這種具有較強不確定性的特點，本實施例提供的風電場選址方法提出選用三角模糊數(shù)來表示風速，在選取目標風電場時，將風速的不確定因素考慮進去，得出一種更為可靠的風電場選址方法。三角模糊數(shù)指的是對于給定論域u上的一個模糊集，對任何x∈u，都有一個數(shù)μx∈[0,1]與之對應(yīng)，μx稱為x對u的隸屬度，μx稱為x的隸屬函數(shù)，例如b用三角模糊數(shù)s，d，u表示，可記為b＝(s，d，u)，其函數(shù)圖像如圖4所示，其函數(shù)表示為：

其中，d為隸屬度最大時對應(yīng)的模糊數(shù)的值，s為模糊數(shù)的下限，u為模糊數(shù)的上限。示例性的，本實施例將第i個候選風電場的風速vi,用三角模糊數(shù)vi,,＝(vi,1,vi,i,2,vi,3)來表示，然后，本實施例應(yīng)用基于三角模糊函數(shù)的λ-截集，將風速用三角模糊函數(shù)的區(qū)間形式表示，上述n個候選風電場中第i個候選風電場的不確定性風速vi滿足vi＝[vi,min^λ，vi,max^λ]；其中，vi,min^λ＝λ(d-s)+s，vi,max^λ＝u-λ(u-d)；λ為應(yīng)用于三角形模糊數(shù)的截集，vi,min^λ為基于λ的第i個風電場的風速vi的最小值，vi,max^λ為基于λ的第i個風電場的風速vi的最大值。

示例性的，當將本實施例提供的風電場選址方法應(yīng)用于ieee30的風電系統(tǒng)時，當將節(jié)點22，25，26，27和30表示的風電場作為候選風電場時，假設(shè)該風電系統(tǒng)的年平均運行時間為7700小時，針對風力可用性具有不確定性的特點，本實施例用梯形模糊數(shù)來表示候選風電場的年平均不可用時間，每個候選風電場的年平均不可用時間ti,j用梯形模糊數(shù)表示如表1所示。

表1每個候選風電場的年平均不可用時間

相應(yīng)的，根據(jù)公式(1)和公式(2)，得出每個候選風電場的風力可用性概率如表2所示。

表2每個候選風電場的風力可用性概率

示例性的，當將預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r選為0.988時，可以看出，風電場26，風電場27，風電場30這三個候選風電場位置處的風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，因此，將風電場26，風電場27，風電場30這三個候選風電場作為可選風電場，針對風速具有不確定性的特點，本實施例用三角模糊數(shù)來表示候選風電場的風速，每個候選風電場的風速vi,j用三角模糊數(shù)表示如表3所示。

表3每個候選風電場的風速

當將三角模糊數(shù)的λ-截集的值選為0.9時，上述風電場26、風電場27、風電場30這三個可選風電場的基于λ-截集的風速計算結(jié)果如表4。

表4可選風電場的基于λ-截集的風速

從表4中可以看出風電場27的風速最大，因此，將風電場27作為目標風電場。

可以理解的是，在選定目標風電場后，為提高風電場的發(fā)電量還需選擇合適的風力發(fā)電機輸出功率模型，由于風能的不穩(wěn)定性，風力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率隨氣象條件的變化而變化，并為間歇性的，一個設(shè)計良好的風力發(fā)電系統(tǒng)具有經(jīng)濟、可靠和改善消費者生活質(zhì)量的特點，因此，本實施例還提供一種風力發(fā)電機輸出功率模型：

其中，pw為風力發(fā)電機的輸出功率，f為風力發(fā)電機的風輪掃風面積，cp為風力發(fā)電機的性能參數(shù)，ρ為空氣密度，v為風速，ηg為風力發(fā)電機效率，ηb為風力發(fā)電機的變速效率。

示例性的，上述風力發(fā)電機輸出功率模型可采用變速風力發(fā)電機中的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(double-fedinductiongenerator，以下縮寫為dfig)，dfig的轉(zhuǎn)子電路運行在可變的交流頻率情況下，能夠達到控制風電機的機械速度的目的，此外，采用變速風力發(fā)電機能夠產(chǎn)生更高的效率和更好的電能質(zhì)量，還可以產(chǎn)生或吸收無功功率，從而調(diào)節(jié)視在功率因數(shù)

實施例二

請參閱圖5，本實施例提供一種風電場選址裝置，應(yīng)用于風電系統(tǒng)，風電系統(tǒng)包括n個候選風電場，風電場選址裝置包括：獲取模塊1、處理模塊2和確認模塊3；獲取模塊1的輸出端與處理模塊2的輸入端相連，處理模塊2的輸出端與確認模塊3的輸入端相；

獲取模塊1用于獲取n個候選風電場的年平均不可用時間；

處理模塊2用于根據(jù)n個候選風電場的年平均不可用時間，得到n個候選風電場的風力可用性概率；

確認模塊3用于選取n個候選風電場中風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，且風速最大的風電場作為目標風電場；其中，n為整數(shù)，且n≥1。

具體實施時，通過獲取模塊1獲取n個候選風電場的年平均不可用時間，然后處理模塊2根據(jù)n個候選風電場的年平均不可用時間，得到n個候選風電場的風力可用性概率，得到n個候選風電場的風力可用性概率后，確認模塊3選取n個候選風電場中風力可用性概率滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，且風速最大的風電場作為目標風電場。

本實施例提供的風電場選址裝置的有益效果與實施例一提供的風電場選址方法的有益效果相同，在此不再贅述。

具體的，如圖6所示，上述確認模塊3包括閾值比較單元31，可選風電場個數(shù)統(tǒng)計單元32、選定單元33和風速比較單元34，處理模塊2的輸出端與閾值比較單元31的輸入端相連，閾值比較單元31的輸出端與可選風電場個數(shù)統(tǒng)計單元32的輸入端相連，可選風電場個數(shù)統(tǒng)計單元32的輸出端分別與選定單元33的輸入端和風速比較單元34的輸入端相連；風速比較單元34的輸出端與選定單元33的輸入端相連；

閾值比較單元31用于分別判斷n個候選風電場中風力可用性概率是否滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r，得到風力可用性概率判斷結(jié)果；

可選風電場個數(shù)統(tǒng)計單元32用于根據(jù)風力可用性概率判斷結(jié)果，統(tǒng)計滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的候選風電場的個數(shù)k；

如果k＝1，選定單元33用于將滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的候選風電場設(shè)定為目標風電場；

如果k＞1，風速比較單元34用于比較k個滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的候選風電場的風速，得到風速比較結(jié)果；

選定單元34還用于根據(jù)風速比較結(jié)果，將k個滿足預(yù)設(shè)風力可用性概率閾值r的候選風電場中風速最大的風電場設(shè)定為目標風電場。

在上述實施方式的描述中，具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。