[发明专利]用于预测风场中的风机的输出功率的方法和装置有效
申请号: | 201310063237.X | 申请日: | 2013-02-28 |
公开(公告)号: | CN104021424B | 公开(公告)日: | 2018-12-07 |
发明(设计)人: | 张盟;白鑫鑫;杜辉;芮晓光;王海峰;尹文君;董进 | 申请(专利权)人: | 乌托巴斯洞察公司 |
主分类号: | G06Q10/04 | 分类号: | G06Q10/04;G06Q50/06 |
代理公司: | 北京市金杜律师事务所 11256 | 代理人: | 酆迅;李峥宇 |
地址: | 美国纽约*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 预测 中的 风机 输出功率 方法 装置 | ||
本发明的各实施方式提供了一种用于预测风场中的风机的输出功率的方法和装置。具体地,在本发明的一个实施方式中,提供了一种用于预测风场中的风机的输出功率的方法,包括:至少基于从风场中的至少一个传感器采集的环境数据,生成校正数据集;根据校正算法,利用校正数据集来校正天气预报模型;基于校正的天气预报模型,获取风机处的风况信息的预测值;以及基于预测值和功率预测模型,预测风机的输出功率。在本发明的一个实施方式中,提供了一种用于预测风场中的风机的输出功率的装置。根据本发明,可以利用在风场内测量的气象要素校正天气预报模型,以便基于校正后的天气预报模型预测特定风机处的风况信息,从而获得更为准确的功率输出预测值。
技术领域
本发明的各实施方式涉及功率预测,更具体地,涉及用于预测风场(wind farm)中的风机(wind turbine)的输出功率的方法和装置。
背景技术
风能是一种清洁、无污染并且可再生的能源,因而在全球范围的新能源建设中,风力发电的地位变得越来越重要。由于风机的输出功率将会受到诸多因素的制约,因而通常难以准确预测风场中各个风机的输出功率。另外,风机的输出功率通常具有非线性、变化快、不可控等特点,因而风场向主干电网的输出功率容易出现波动。
风机的输出功率通常依赖于风场当地的气象要素,并且风场通常地处偏远地区,而由气象局提供的气象数据通常不能覆盖风场的周边环境。另外,风场处的气象要素还会受到其他条件的制约(例如,风场内局部地形起伏或者风机本身转动对于气流的影响,等),即使由气象局提供了风场区域的天气预报,该天气预报也并不能完全准确地反映风场处的气象条件。
目前已有的风场的输出功率的预测通常都集中在风场的层面,缺乏对单机功率的预测。另外,预测方法上主要依靠对历史功率数据的分析和统计,实现经由历史输出功率预测未来的输出功率,或是通过购买第三方的通用天气预报结果,来基于风场处的气象要素预测未来的输出功率。
当前,现有技术的方案还停留在基于商业可获得(或者免费获得)的通用气象数据来推测风场的输出功率,由于这些技术方案忽略了风场处现场气象要素的特殊性,因而在预测中通常会出现较大的误差。功率预测中的误差一方面会造成电场的总体输出功率不稳定,与发电计划偏差较大,并对主干电网的造成冲击,另一方面,还会因为电场的输出功率没有满足预期数值而导致电场受到诸如罚款等惩罚性措施的制裁。因而,如何准确地预测风场中的特定风机(例如,风场中的任一风机)在特定时段内的输出功率,已经成为目前的一个研究热点。
发明内容
因而,期望开发出一种能够基于特定风机处的气象要素来准确预测该风机的输出功率的技术方案,期望该技术方案能够充分考虑在风场内的传感器(例如,测风塔处的气象传感器、风机轮毂高度(hub-height)处的传感器,等),并利用这些现场测量的气象数据来针对通用天气预报模型进行校正,以便更准确地反应风场内的特定风机处的风况信息(wind information)。为此,本发明的各实施方式提供了用于预测风场中的风机的输出功率的方法和装置。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于预测风场中的风机的输出功率的方法,包括:基于从风场中的至少一个传感器采集的环境数据,生成校正数据集;利用校正数据集来校正天气预报模型;基于校正的天气预报模型,获取风机处的风况信息的预测值;以及基于预测值和功率预测模型,预测风机的输出功率。
根据本发明的一个方面,基于从风场中的至少一个传感器采集的环境数据,生成校正数据集包括:获取所述风场中的多个风机的风况信息以及所述风场内的气象数据中的至少一个;以及基于所述风况信息以及所述气象数据中的至少一个生成校正数据集。
根据本发明的一个方面,风况信息包括风向和风速,以及基于以下中的至少一项来获取风向:基于风场中的风机的偏航角度计算风向;基于风场中的测风塔处的风向计算风向;基于流体力学分析获取风向;以及基于功率曲线偏差分析获取风向。
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