一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，包括以下步驟：確定各個(gè)風(fēng)機(jī)之間風(fēng)速的線性相關(guān)性，根據(jù)線性相關(guān)性將風(fēng)機(jī)進(jìn)行區(qū)域劃分；將每個(gè)區(qū)域內(nèi)可利用率最高的風(fēng)機(jī)選作代表風(fēng)機(jī)，以其所在位置作為該區(qū)域天氣預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)點(diǎn)；獲取每個(gè)區(qū)域內(nèi)代表風(fēng)機(jī)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)值，根據(jù)其確定代表風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值，根據(jù)代表風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值與線性相關(guān)性，獲取其他風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值；根據(jù)各個(gè)風(fēng)機(jī)輸出功率特性曲線與風(fēng)速預(yù)測值，確定得到各個(gè)風(fēng)機(jī)的功率預(yù)測值，計(jì)算整個(gè)風(fēng)電場的功率預(yù)測值。本發(fā)明風(fēng)速預(yù)測值合理有效。
【專利說明】
-種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能是一種清潔、安全和高效的能源，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境、延緩全球氣候變暖、推進(jìn) 可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要的積極意義。因此風(fēng)能可作為解決傳統(tǒng)能源供應(yīng)日益緊張的問 題的途徑，近年來我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了大規(guī)模的快速的發(fā)展。
[0003] 但是風(fēng)能具備間歇性、波動(dòng)性的缺陷，為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)風(fēng)電場的 發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測，W便合理對(duì)各種電源進(jìn)行調(diào)配，安排發(fā)電計(jì)劃。對(duì)于大型風(fēng)電場而言， 功率預(yù)測往往采用分區(qū)域預(yù)測的方式，由各區(qū)域內(nèi)的代表風(fēng)機(jī)的預(yù)測風(fēng)速作為本區(qū)域所有 風(fēng)機(jī)的預(yù)測風(fēng)速。運(yùn)種方式在區(qū)域的劃分上，往往根據(jù)地形地貌、風(fēng)機(jī)類型等進(jìn)行粗略劃 分，運(yùn)種劃分過多的依賴于人的因素，缺乏理論指導(dǎo)。另外一方面，各區(qū)域代表風(fēng)機(jī)的預(yù)測 風(fēng)速是否可W完全代表本區(qū)域所有風(fēng)機(jī)的預(yù)測風(fēng)速，也缺乏理論分析，運(yùn)些是風(fēng)電場功率 預(yù)測誤差形成的重要原因之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方 法，本發(fā)明給出風(fēng)電場區(qū)域劃分的理論依據(jù)與劃分原則，同時(shí)給出區(qū)域內(nèi)除代表風(fēng)機(jī)外的 其余風(fēng)機(jī)預(yù)測風(fēng)速的獲取方法，W單臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率預(yù)測為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場整場的發(fā) 電功率預(yù)測。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，包括W下步驟：
[0007] (1)確定各個(gè)風(fēng)機(jī)之間風(fēng)速的線性相關(guān)性，根據(jù)線性相關(guān)性將風(fēng)機(jī)進(jìn)行區(qū)域劃分； [000引（2)將每個(gè)區(qū)域內(nèi)可利用率最高的風(fēng)機(jī)選作代表風(fēng)機(jī)，W其所在位置作為該區(qū)域 天氣預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)點(diǎn)；
[0009] (3)獲取每個(gè)區(qū)域內(nèi)代表風(fēng)機(jī)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)值，根據(jù)其確定代表風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù) 測值，根據(jù)代表風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值與線性相關(guān)性，獲取其他風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值；
[0010] (4)根據(jù)各個(gè)風(fēng)機(jī)輸出功率特性曲線與風(fēng)速預(yù)測值，確定得到各個(gè)風(fēng)機(jī)的功率預(yù) 測值，計(jì)算整個(gè)風(fēng)電場的功率預(yù)測值。
[0011] 所述步驟（1)中，各風(fēng)機(jī)之間風(fēng)速的線性相關(guān)性分析采用皮爾森相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì) 算。
[0012] 所述步驟(1)中，根據(jù)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)計(jì)算皮爾森相關(guān)系數(shù)。
[0013] 所述步驟（1)中，若某兩臺(tái)風(fēng)機(jī)之間的皮爾森相關(guān)系數(shù)符合設(shè)定闊值則認(rèn)為兩臺(tái) 風(fēng)機(jī)線性相關(guān)，屬于同一區(qū)域。
[0014] 所述步驟(1)中，若皮爾森相關(guān)系數(shù)的設(shè)定闊值為大于等于0.7小于1。
[0015] 所述步驟(3)中，區(qū)域內(nèi)除代表風(fēng)機(jī)之外的其余風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值根據(jù)風(fēng)機(jī)與代 表風(fēng)機(jī)之間的線性相關(guān)性，通過回歸方程獲得。
[0016] 所述步驟(4)中，將風(fēng)速預(yù)測值代入到各臺(tái)風(fēng)機(jī)的輸出功率曲線中，獲取各臺(tái)風(fēng)機(jī) 的發(fā)電功率預(yù)測值，再相加 W獲得風(fēng)電場整場的發(fā)電功率預(yù)測結(jié)果。
[0017] 本發(fā)明的有益效果為：
[0018] (1)本發(fā)明的基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法通過分析風(fēng)機(jī)之間的風(fēng) 速相關(guān)性，給出了風(fēng)電場區(qū)域劃分的原則與依據(jù)；
[0019] (2)在各區(qū)域內(nèi)，根據(jù)各風(fēng)機(jī)風(fēng)速之間的強(qiáng)線性相關(guān)關(guān)系，通過回歸方程將代表風(fēng) 機(jī)點(diǎn)的風(fēng)速預(yù)測值換算到區(qū)域內(nèi)的其余風(fēng)機(jī)，得到各臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測；
[0020] (3)該風(fēng)速預(yù)測值合理有效，W此為基礎(chǔ)得到單臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率預(yù)測，繼而相加 獲得風(fēng)電場整場發(fā)電功率預(yù)測結(jié)果；
[0021] (4)本發(fā)明計(jì)算過程簡單，不依懶于人為因素。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0023] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024] 如圖1所示，基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征在于，包括如下 步驟：
[0025] 1)分析各風(fēng)機(jī)之間風(fēng)速的線性相關(guān)性，將風(fēng)速強(qiáng)線性相關(guān)的風(fēng)機(jī)劃歸為一個(gè)區(qū) 域；
[0026] 2)每個(gè)區(qū)域選取可利用率最高的風(fēng)機(jī)作為該區(qū)域的代表風(fēng)機(jī)，代表風(fēng)機(jī)所在位置 作為本區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)點(diǎn)；
[0027] 3)區(qū)域內(nèi)代表風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值即為該區(qū)域的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)值，區(qū)域內(nèi)其余風(fēng)機(jī) 的風(fēng)速預(yù)測值根據(jù)各風(fēng)機(jī)與代表風(fēng)機(jī)之間的線性相關(guān)性獲得；
[0028] 4)將各臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值代入各風(fēng)機(jī)的輸出功率特性曲線，獲得各風(fēng)機(jī)的功率 預(yù)測值，相加后得到整個(gè)風(fēng)電場的功率預(yù)測值。
[0029] 本發(fā)明方法分析各風(fēng)機(jī)之間風(fēng)速的線性相關(guān)性，將風(fēng)速強(qiáng)線性相關(guān)的風(fēng)機(jī)劃歸為 一個(gè)區(qū)域。
[0030] 本發(fā)明方法在分析風(fēng)機(jī)之間風(fēng)速的線性相關(guān)性時(shí)采用皮爾森相關(guān)系數(shù)，計(jì)算方法 如下：
[0031] 對(duì)任意兩臺(tái)風(fēng)機(jī)A和B取η個(gè)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，分別為VM和VB1，其中巧[1，11]。則風(fēng)機(jī) A和Β的皮爾森相關(guān)系數(shù)MB定義為：
[0032]
[0033] 若ΙγαβΙ e [0.7,1)，則兩臺(tái)風(fēng)機(jī)A和B之間的風(fēng)速強(qiáng)線性相關(guān)。
[0034] 本發(fā)明方法在每個(gè)區(qū)域選取可利用率最高的風(fēng)機(jī)作為該區(qū)域的代表風(fēng)機(jī)，代表風(fēng) 機(jī)所在位置作為本區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)點(diǎn)。
[0035] 本發(fā)明方法令區(qū)域內(nèi)代表風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值即為該區(qū)域的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)值，區(qū)域 內(nèi)其余風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值根據(jù)各風(fēng)機(jī)與代表風(fēng)機(jī)之間的線性相關(guān)性，通過回歸方程獲得， 獲得方法如下：
[0036] 設(shè)區(qū)域內(nèi)代表風(fēng)機(jī)D的風(fēng)速預(yù)測值為VD，則區(qū)域內(nèi)任意一臺(tái)風(fēng)機(jī)G的風(fēng)速預(yù)測值VC 為:ve=a+bvD。其中a和b為回歸系數(shù)，具體計(jì)算過程如下：
[0037] 取計(jì)算該兩臺(tái)風(fēng)機(jī)之間皮爾森相關(guān)系數(shù)時(shí)的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)VG1和VDl，?和?分別 為兩組歷史風(fēng)速的平均值，則有：
[00；3 引
[0039] 本發(fā)明方法將各臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值代入各風(fēng)機(jī)的輸出功率特性曲線，獲得各風(fēng) 機(jī)的功率預(yù)測值，相加后得到整個(gè)風(fēng)電場的功率預(yù)測值。
[0040] 設(shè)風(fēng)電場建設(shè)有67臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)編號(hào)為66,風(fēng)機(jī)ni表示編號(hào)為i的風(fēng)機(jī)，其中ie [1，67]。風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測過程如下：
[0041] 1.取任意兩臺(tái)風(fēng)機(jī)m和nj的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，根據(jù)式（1)計(jì)算其皮爾森相關(guān)系數(shù)rij。 歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)的選取根據(jù)風(fēng)電場運(yùn)行條件來確定，對(duì)于已建成投運(yùn)滿一年的風(fēng)電場，選取 近一年的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，對(duì)于運(yùn)行不滿一年的風(fēng)電場，選取自運(yùn)行開始至今的歷史風(fēng)速數(shù) 據(jù)。計(jì)算完畢后根據(jù)各風(fēng)機(jī)之間的皮爾森相關(guān)系數(shù)，將強(qiáng)線性相關(guān)的風(fēng)機(jī)劃分為一個(gè)區(qū)域。 假設(shè)劃分為Ξ個(gè)區(qū)域分別為D1，D2和D3。其中D1包含風(fēng)機(jī)m至ni2，D2包含風(fēng)機(jī)η?3至ru3，D3包 含風(fēng)機(jī)Π 44至Π 67。
[0042] 2.各區(qū)域選擇可利用率最高的風(fēng)機(jī)作為本區(qū)域內(nèi)的代表風(fēng)機(jī)，假設(shè)D1內(nèi)的代表風(fēng) 機(jī)為Π 2，D2內(nèi)的代表風(fēng)機(jī)為1120，D3內(nèi)的代表風(fēng)機(jī)為Π 49。與此同時(shí)將風(fēng)機(jī)Π 2、ri20和Π 49所在的位 置作為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)點(diǎn)。
[0043] 3.各區(qū)域內(nèi)代表風(fēng)機(jī)的預(yù)測風(fēng)速即為該區(qū)域內(nèi)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的值，即有:V2 = VD1， V20 = VD2，V49 = VD3,各區(qū)域內(nèi)的其余風(fēng)機(jī)的預(yù)測值根據(jù)各風(fēng)機(jī)與代表風(fēng)機(jī)之間的線性相關(guān) 性，通過回歸方程獲得。W區(qū)域D1內(nèi)風(fēng)機(jī)m為例，利用計(jì)算皮爾森相關(guān)系數(shù)時(shí)的歷史數(shù) 據(jù)，根據(jù)式(2)計(jì)算回歸方程的回歸系數(shù)ai和bi，則可得風(fēng)機(jī)m的預(yù)測風(fēng)速為vi = ai+biv2,其 余可依此類推。
[0044] 4.在獲取風(fēng)機(jī)m至Π 67的風(fēng)速預(yù)測值VI至V67后，將風(fēng)速預(yù)測值代入到各臺(tái)風(fēng)機(jī)的輸 出功率曲線中，獲取各臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率預(yù)測值，再相加從而獲得風(fēng)電場整場的發(fā)電功率 預(yù)測結(jié)果。
[0045] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍W內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是:包括以下步驟： (1) 確定各個(gè)風(fēng)機(jī)之間風(fēng)速的線性相關(guān)性，根據(jù)線性相關(guān)性將風(fēng)機(jī)進(jìn)行區(qū)域劃分； (2) 將每個(gè)區(qū)域內(nèi)可利用率最高的風(fēng)機(jī)選作代表風(fēng)機(jī)，以其所在位置作為該區(qū)域天氣 預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)點(diǎn)； (3) 獲取每個(gè)區(qū)域內(nèi)代表風(fēng)機(jī)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)值，根據(jù)其確定代表風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值， 根據(jù)代表風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值與線性相關(guān)性，獲取其他風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值； (4) 根據(jù)各個(gè)風(fēng)機(jī)輸出功率特性曲線與風(fēng)速預(yù)測值，確定得到各個(gè)風(fēng)機(jī)的功率預(yù)測值， 計(jì)算整個(gè)風(fēng)電場的功率預(yù)測值。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是:所 述步驟(1)中，各風(fēng)機(jī)之間風(fēng)速的線性相關(guān)性分析采用皮爾森相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是:所 述步驟(1)中，根據(jù)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)計(jì)算皮爾森相關(guān)系數(shù)。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是:所 述步驟（1)中，若某兩臺(tái)風(fēng)機(jī)之間的皮爾森相關(guān)系數(shù)符合設(shè)定閾值則認(rèn)為兩臺(tái)風(fēng)機(jī)線性相 關(guān)，屬于同一區(qū)域。5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是:所 述步驟(1)中，若皮爾森相關(guān)系數(shù)的設(shè)定閾值為大于等于0.7小于1。6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是:所 述步驟(3)中，區(qū)域內(nèi)除代表風(fēng)機(jī)之外的其余風(fēng)機(jī)的風(fēng)速預(yù)測值根據(jù)風(fēng)機(jī)與代表風(fēng)機(jī)之間 的線性相關(guān)性，通過回歸方程獲得。7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)資源相關(guān)性分析的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是:所 述步驟(4)中，將風(fēng)速預(yù)測值代入到各臺(tái)風(fēng)機(jī)的輸出功率曲線中，獲取各臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率 預(yù)測值，再相加以獲得風(fēng)電場整場的發(fā)電功率預(yù)測結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK106067073SQ201610371066
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日 公開號(hào)201610371066.0, CN 106067073 A, CN 106067073A, CN 201610371066, CN-A-106067073, CN106067073 A, CN106067073A, CN201610371066, CN201610371066.0
【發(fā)明人】張文, 韋古強(qiáng), 闕波, 楊世東, 滕明堯, 錢海
【申請(qǐng)人】都城綠色能源有限公司