本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全控制領(lǐng)域，具體涉及一種臺(tái)風(fēng)過(guò)境區(qū)域風(fēng)電出力預(yù)測(cè)方法及終端設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)與出力特性發(fā)生了極大的變化。其中，高比例風(fēng)電接入系統(tǒng)是這一變化的顯著特點(diǎn)之一。然而，隨著風(fēng)電在電力系統(tǒng)中的占比增加，其受氣候環(huán)境的影響也愈加嚴(yán)重，這些氣候變化帶來(lái)的影響可能會(huì)引發(fā)新的失效機(jī)制，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的正常運(yùn)行和效益產(chǎn)生負(fù)面影響，特別是臺(tái)風(fēng)過(guò)境等極端天氣情況，可能造成區(qū)域電網(wǎng)發(fā)電出力大幅波動(dòng)，引起區(qū)域電網(wǎng)功率不平衡造成電網(wǎng)安全事故。

2、通過(guò)評(píng)估省域多個(gè)風(fēng)力場(chǎng)的輸出功率(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“風(fēng)電出力”)，可以預(yù)知異常并采取相應(yīng)措施，避免電網(wǎng)電源發(fā)電出力與負(fù)荷失衡造成限電乃至安全事故。因此，進(jìn)行風(fēng)電出力精準(zhǔn)預(yù)測(cè)具有重要意義。

3、傳統(tǒng)的風(fēng)電出力預(yù)測(cè)方法中，通常是利用風(fēng)速、風(fēng)向等氣象因素，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)風(fēng)電出力，由于臺(tái)風(fēng)過(guò)境等極端天氣期間風(fēng)速、風(fēng)向等氣象因素會(huì)產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，對(duì)風(fēng)電出力預(yù)測(cè)精度產(chǎn)生影響，傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)方法難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。在臺(tái)風(fēng)期間，由于其帶來(lái)的強(qiáng)風(fēng)和氣壓變化，大面積地域的風(fēng)速會(huì)出現(xiàn)顯著抬升，出現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)出力迅速升到最大功率后，又迅速因風(fēng)機(jī)切出降至0的“大幅起落”過(guò)程，造成省域電網(wǎng)風(fēng)電出力爬坡。具體而言，當(dāng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)速超過(guò)風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)的切出風(fēng)速時(shí)，為了保護(hù)風(fēng)電機(jī)組的安全，風(fēng)電機(jī)組會(huì)自動(dòng)切出停機(jī)。由于臺(tái)風(fēng)的影響范圍較大，這種切出停機(jī)行為往往會(huì)在較大區(qū)域的多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)發(fā)生，導(dǎo)致大批風(fēng)電場(chǎng)出力突降，從而引起區(qū)域電網(wǎng)風(fēng)電出力的劇烈波動(dòng)。由于臺(tái)風(fēng)在時(shí)間和空間上的隨機(jī)性較強(qiáng)，盡管氣象領(lǐng)域在臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)方面已經(jīng)取得了明顯的突破，但臺(tái)風(fēng)下的風(fēng)電出力預(yù)測(cè)研究相對(duì)較少。

4、cn111146800a提供了一種風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)發(fā)電功率損失預(yù)測(cè)方法、裝置和存儲(chǔ)介質(zhì)，獲取風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的未來(lái)指定時(shí)間段的天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)；基于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，分析所述風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)在所述指定時(shí)間段中停機(jī)的風(fēng)電機(jī)組的預(yù)計(jì)停機(jī)數(shù)量；根據(jù)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)初始預(yù)測(cè)功率以及預(yù)計(jì)停機(jī)數(shù)量預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)在所述指定時(shí)間段的發(fā)電功率損失。但是，該方法是針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)電機(jī)組切出停機(jī)設(shè)計(jì)的，僅針對(duì)指定時(shí)間段停機(jī)的風(fēng)電機(jī)組數(shù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。該方法基于風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)中指定時(shí)段風(fēng)電機(jī)組停機(jī)數(shù)量預(yù)測(cè)，但臺(tái)風(fēng)下的風(fēng)速預(yù)測(cè)不確定性較強(qiáng)，基于風(fēng)電場(chǎng)較小范圍內(nèi)的風(fēng)速預(yù)測(cè)來(lái)預(yù)測(cè)指定時(shí)段的風(fēng)電機(jī)組切出停機(jī)數(shù)量，容易造成較大的偏差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種臺(tái)風(fēng)過(guò)境區(qū)域風(fēng)電出力預(yù)測(cè)方法及終端設(shè)備，減小臺(tái)風(fēng)過(guò)境風(fēng)電場(chǎng)出力爬坡事件對(duì)電力系統(tǒng)的影響，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種臺(tái)風(fēng)過(guò)境區(qū)域風(fēng)電出力預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

4、s1、獲取氣象預(yù)測(cè)的當(dāng)前區(qū)域臺(tái)風(fēng)設(shè)定時(shí)間內(nèi)逐時(shí)段的臺(tái)風(fēng)中心與象限上各級(jí)風(fēng)圈的半徑，所述象限包括以臺(tái)風(fēng)中心為原點(diǎn)的東北象限、西北象限、西南象限、東南象限；

5、s2、當(dāng)某時(shí)段所述區(qū)域的風(fēng)電場(chǎng)位于所述停機(jī)風(fēng)圈內(nèi)時(shí)，所述風(fēng)電場(chǎng)停止運(yùn)行；否則，所述風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)始運(yùn)行；所述停機(jī)風(fēng)圈為十級(jí)風(fēng)圈與臺(tái)風(fēng)中心之間的區(qū)域；

6、s3、根據(jù)所述風(fēng)電場(chǎng)與所述停機(jī)風(fēng)圈、投運(yùn)滿(mǎn)發(fā)風(fēng)圈的位置關(guān)系，預(yù)測(cè)所述風(fēng)電場(chǎng)的出力；所述投運(yùn)滿(mǎn)發(fā)風(fēng)圈為十級(jí)風(fēng)圈與七級(jí)風(fēng)圈之間的區(qū)域；

7、s4、累加所述區(qū)域內(nèi)多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)逐時(shí)段的出力，獲得逐時(shí)段區(qū)域風(fēng)電出力預(yù)測(cè)結(jié)果。

8、本發(fā)明結(jié)合臺(tái)風(fēng)中心移動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)十級(jí)風(fēng)圈和七級(jí)風(fēng)圈，并利用十級(jí)風(fēng)圈和七級(jí)風(fēng)圈簡(jiǎn)化問(wèn)題。十級(jí)風(fēng)圈的風(fēng)速>24.5m/s，其中絕大部分風(fēng)電機(jī)組都會(huì)切出停機(jī)(切出風(fēng)速25m/s)；七級(jí)風(fēng)圈與十級(jí)風(fēng)圈之間的風(fēng)速在風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速以上，處在該區(qū)域的風(fēng)電機(jī)組都會(huì)滿(mǎn)發(fā)；七級(jí)風(fēng)圈以外的風(fēng)速低于額定風(fēng)速，風(fēng)電機(jī)組出力會(huì)隨風(fēng)速起伏而變化，需要結(jié)合風(fēng)速預(yù)測(cè)來(lái)做發(fā)電出力預(yù)測(cè)。由于臺(tái)風(fēng)中心移動(dòng)軌跡和風(fēng)圈大小的預(yù)測(cè)相對(duì)宏觀(guān)而穩(wěn)定，預(yù)測(cè)難度小于臺(tái)風(fēng)區(qū)域逐網(wǎng)格的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，再加上采用十級(jí)風(fēng)圈和七級(jí)風(fēng)圈對(duì)切出的風(fēng)電機(jī)組和滿(mǎn)發(fā)的風(fēng)電機(jī)組做了簡(jiǎn)化，本發(fā)明方法預(yù)測(cè)的區(qū)域風(fēng)電出力可以排除十級(jí)風(fēng)圈和七級(jí)風(fēng)圈內(nèi)風(fēng)速預(yù)測(cè)偏差的影響，風(fēng)電出力預(yù)測(cè)的結(jié)果更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確。

9、本發(fā)明預(yù)測(cè)的是區(qū)域幾十、上百個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的出力，可以把臺(tái)風(fēng)區(qū)域按七級(jí)風(fēng)圈、十級(jí)風(fēng)圈和以外部分劃分之后，分片預(yù)測(cè)。一般數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是按照25*25公里的網(wǎng)格預(yù)測(cè)天氣的，對(duì)于臺(tái)風(fēng)這樣的天氣事件，基于網(wǎng)格的風(fēng)速預(yù)測(cè)方法一般很難保證預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，因此，相比現(xiàn)有技術(shù)基于網(wǎng)格的風(fēng)速預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電出力預(yù)測(cè)方法，本發(fā)明基于臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)移動(dòng)軌跡的預(yù)測(cè)(臺(tái)風(fēng)中心、十級(jí)風(fēng)圈和七級(jí)風(fēng)圈半徑)結(jié)果更加穩(wěn)定，減小了出現(xiàn)大偏差的概率。

10、所述步驟s1中，根據(jù)發(fā)布的當(dāng)前臺(tái)風(fēng)的臺(tái)風(fēng)中心位置、中心氣壓、最大風(fēng)速、四個(gè)象限上風(fēng)圈的半徑和各象限風(fēng)圈移動(dòng)速度，確定設(shè)定時(shí)間內(nèi)逐時(shí)段臺(tái)風(fēng)在運(yùn)動(dòng)路徑上的風(fēng)圈范圍，得到設(shè)定時(shí)間內(nèi)當(dāng)前臺(tái)風(fēng)的臺(tái)風(fēng)中心與象限上各級(jí)風(fēng)圈的半徑。

11、所述步驟s3中，七級(jí)風(fēng)圈風(fēng)速大于13.9m/s，十級(jí)風(fēng)圈風(fēng)速大于24.5m/s。當(dāng)區(qū)域的風(fēng)電場(chǎng)位于十級(jí)風(fēng)圈與七級(jí)風(fēng)圈之間時(shí)，風(fēng)速達(dá)到風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速，該范圍內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)投運(yùn)滿(mǎn)發(fā)，預(yù)測(cè)所述風(fēng)電場(chǎng)出力為額定功率；當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)位于十級(jí)風(fēng)圈內(nèi)時(shí)(風(fēng)電機(jī)組的切出風(fēng)速一般為25m/s)，如風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行預(yù)防性控制，會(huì)在進(jìn)入十級(jí)風(fēng)圈后將所有風(fēng)機(jī)停機(jī)；如不進(jìn)行預(yù)防性控制，風(fēng)電場(chǎng)的絕大部分風(fēng)機(jī)也會(huì)因?yàn)轱L(fēng)速大于切出風(fēng)速而停機(jī)，可判斷十級(jí)風(fēng)圈與臺(tái)風(fēng)中心之間的范圍為停機(jī)風(fēng)圈，預(yù)測(cè)所述風(fēng)電場(chǎng)出力為0。

12、為了進(jìn)一步準(zhǔn)確預(yù)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)出力，步驟s3中，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)位于投運(yùn)滿(mǎn)發(fā)風(fēng)圈外時(shí)，預(yù)測(cè)所述風(fēng)電場(chǎng)的出力的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括：

13、獲取風(fēng)電場(chǎng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用所述歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集，將所述數(shù)據(jù)集隨機(jī)劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集；其中，所述數(shù)據(jù)集包括多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)，每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)包括風(fēng)速、風(fēng)向以及對(duì)應(yīng)的功率；

14、將所述訓(xùn)練集作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，訓(xùn)練所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到預(yù)測(cè)模型。

15、所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為tab-net模型。tab-net模型是基于順序注意力機(jī)制的可解釋表格學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在保留深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)端到端和表征學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，還具有樹(shù)模型的可解釋性和稀疏特征選擇的優(yōu)點(diǎn)。tab-net的輸入可直接使用原始數(shù)據(jù)，無(wú)需任何預(yù)處理，并使用基于梯度下降的優(yōu)化進(jìn)行訓(xùn)練、能夠靈活地整合到端到端學(xué)習(xí)中。本發(fā)明采用tab-net模型，進(jìn)一步提高了預(yù)測(cè)效率和預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

16、本發(fā)明中，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)位于投運(yùn)滿(mǎn)發(fā)風(fēng)圈外時(shí)(對(duì)應(yīng)七級(jí)風(fēng)圈)，將實(shí)時(shí)獲取的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)模型的輸入，獲得預(yù)測(cè)的風(fēng)電場(chǎng)出力。

17、本發(fā)明中，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，且兼顧預(yù)測(cè)效率，所述設(shè)定時(shí)間為24h。

18、作為一個(gè)發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種終端設(shè)備，包括：

19、一個(gè)或多個(gè)處理器；

20、存儲(chǔ)器，其上存儲(chǔ)有一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述方法的步驟。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明提供了一種臺(tái)風(fēng)過(guò)境區(qū)域風(fēng)電出力預(yù)測(cè)方法，從抑制波動(dòng)率和提高準(zhǔn)確率兩方面著手，對(duì)臺(tái)風(fēng)運(yùn)動(dòng)路徑十級(jí)風(fēng)圈、七級(jí)風(fēng)圈和外圍地域等不同區(qū)域的風(fēng)電出力進(jìn)行分類(lèi)預(yù)測(cè)，通過(guò)設(shè)定臺(tái)風(fēng)路徑上十級(jí)風(fēng)圈范圍內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的啟停時(shí)間，主動(dòng)降低對(duì)風(fēng)電出力預(yù)報(bào)誤差的影響和沖擊，減小臺(tái)風(fēng)過(guò)境風(fēng)電出力爬坡事件對(duì)電力系統(tǒng)的影響，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。