[发明专利]基于风资源实时监测数据的弃风电量评估方法

说明书

技术领域

本发明属于风电发配电技术领域，涉及一种对风电场弃风电量进行评估的方法。

背景技术

弃风是国际上风电发展过程中一种普遍现象，正确和科学认识弃风，最终目的是要利用好风电，减少弃风，最大限度提高风电利用比例。弃风是由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配、风电不稳定等自身特点、风电场运营管理不科学等原因致使部分风电场风机停机，而无法充分利用风能的现象。科学地评估弃风电量对于分析风电场的运行管理情况、电网经济调度、提高风能利用率具有重要意义。

目前，国内风电行业对弃风电量的评估还没有形成标准。现有的评估方法一般是计算风电场的实际发电量与装机容量的差额，但由于风力的变化，单个风电场实际出力很少能达到装机容量，而多个风电场群的实际出力同时率更是难以达到全体满发的情况，这就造成对弃风电量的高估。本项发明将利用测风塔对实际风能资源的测量，计算风电机组在无弃风条件下的理论发电量，并与实际发电量相比，实现对弃风电量的准确估计。

基于风资源实时监测数据的弃风电量评估方法将为风电场弃风电量的评估提供一种科学的途径，并为风电场运行情况评估和电网调度的经济性评估提供依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对风电场进行弃风电量评估的方法，提高弃风电量评估的准确性，为风电场运营管理和电网调度方式的经济性评估提供依据。

本发明提供了结合测风塔气象观测数据与风电场实际发电功率数据进行风电场弃风电量评估的方法，包括以下步骤：

1）分析对应时段的风电场历史输出功率数据、测风塔风速、近地面气温、近地面气压数据，并进行数据质量控制剔除数据集中不合理的奇异点。最终筛选出时间上对应的风速、气温、气压、全场输出功率数据，并剔除风电场限电情况下的数据。

2）根据理想气体状态方程，将测量风速修正为标准大气状态下的同等风速。

风力发电机的输出功率可以表示为：

                                            (1)

其中，为通过风机叶片扫掠面积的风功率，为风机的风能利用系数，A为风机叶片扫掠面积，V为风速，为风轮直径，为空气密度。

设测量风速为，标准大气状态下风机输出功率相等时风速为，则有：

                                             (2)

                                                            (3)

根据理想气体状态方程：

                                                                   (4)

其中P为空气压强，为空气密度，R为摩尔气体常数，M为平均摩尔质量，可得：

                          (5)

其中，、、分别为标准状态下大气密度、温度以及压强。

3）针对不同的风速区间，采用统计方法分别剔除历史全场输出功率中奇异点，并统计平均有效数据，得到风电场实际平均功率曲线。

在数据采集过程中，由于仪器临时故障、外界干扰、风电场限电等原因，有时会出现异常数据，也叫做奇异点。我们使用以标准差为阈值的方法剔除风速-功率数据的奇异点，具体步骤如下：

设测风塔风速数据和风电场功率数据序列分别为、，，按0.5m/s风速间隔对以及对应的进行划分，得到以下数据集合：

                           (6)

对每个集合，计算功率的平均值及标准差：

                                                                 (7)

                                                    (8)

其中为的样本数。将超出区间的数据剔除出样本集，再次计算每个集合的功率平均值，就得到风电场实际平均功率曲线。

                      (9)

5）将测风塔的测量风速带入实际功率曲线，得到风电场理论输出功率，并对时间积分，即得风电场一段时间内的理论发电量：

                                                     (10)