[发明专利]一种风力发电功率预测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布式能源发电控制的技术领域，具体的来说，是一种风力发电功率预测系统。

背景技术

在风力资源丰富的地区，越来越多的风电场实现了并网运行。风力发电场是将多台并网风力发电机安装在风力资源好的场地，按照地形和主风向排成机群向电网供电，风能由于无污染和可再生等优点受到了前所未有的关注，但同时其波动性和间歇性也给风电的大力发展带来了一定的影响。风能的间歇性使得风电机组输出功率也呈现出间歇特性，随着风电装机容量的迅猛发展和风电场规模的不断扩大，风电在电网中的比例逐年增加，风电的间歇性将会对电力系统的安全、稳定运行以及保证电能质量带来严峻挑战。

发明内容

基于现有技术存在的不足，本发明提出了一种风力发电功率预测系统，风力发电功率预测系统包括接口层、数据层、预测层和表示层。各层的通信以数据库为核心，系统通过接口层采集风电机组的实时运行数据和数值天气预报，经过筛选交予数据层，数据层对接口层采集到的数据进行预处理，并将有效数据存入数据库中，形成一定时间规则的历史数据库，同时建立和维护风速、风向、发电功率等相关参数的专家数据库。预测层根据预测请求选择相应预测算法，调用数据层提拱的数据存储过程，从数据库中获得相关数据样本，完成预测并将预测结果交由数据层，存储至预测结果数据库中。

接口层分为外部数据获取和预测结果对外发布两个模块，外部数据获取实现从风机监控系统中获取实时运行数据以及从气象部门获取数值天气预报的功能。预测结果对外发布模块实现了将预测结果上报上级控制部门和电网调度的功能。

数据层分为实时数据存储、数据预处理、专家数据库维护和预测结果发布四个模块，实时数据存储模块负责接收接口层采集来的风电机组实时运行数据和数值天气预报，存入临时数据库，以备数据处理工作；数据预处理模块负责分析采集来的实时数据，将无效数据剃除，并将有效数据处理成固定时间间隔的历史运行数据，以备算法层调用；专家数据库维护模块负责建立风速、风向、发电功率等相关参数的专家数据库，并依据最新采集的实时运行数据完成专家数据库更新工作，以备预测模块调用；预测结果发布模块负责接收预测模块输入的预测结果，将其存入数据库，并为表示层提供所有数据调用的存储过程。

预测层分为预测样本获取模块、算法模块和预测结果存储模块，预测样本获取模块，根据预测算法的要求从数据库中获取所需预测样本，以备算法模块调用。算法模块负责数据的预测工作，算法模块根据不同的应用，选择不同的算法模块，预测结果存储模块负责将算法模块处理后的结果存入数据库，以备发布层调用。

表示层分为风电场模块和调度模块两部分，风电场模块实现风电场端用户的操作界面，包括风机实时运行数据、风电厂运行情况、实时预测曲线、数据分析等功能；调度模块实现了电网调度端的操作界面，包括风电场的实时运行数据、风电场运行情况、实时运行曲线以及专为电网调度定制的运行分析功能。

风力发电功率预测系统包含三个模块，分别为综合查询模块、系统管理模块和登陆控制模块。

综合查询模块包括：实时出力监视子模块、多风电场监视子模块、预测结果查询子模块、历史预测展示子模块、误差指标统计子模块、月报报表生成六个子模块。

实时出力监视子模块采用地图的形式显示区域内当前时间各风电场的地理分布情况和实时出力数据，同时以表格的形式显示各个风电场的实时功率及预测功率。

多风场监视子模块以曲线和表格的形式展示当前时间各个风电场的预测功率和实际功率，可同时监测多个风电场，实际功率曲线实时更新延伸。

预测结果查询子模块查询未来预测曲线，以曲线结合表格的形式对未来一段时间的预测结果进行展示，并可以将预测结果以电子表格的形式导出。

历史预测展示子模块根据选定的日期时间，查询出选定区间的预测数据和实际出力数据，并通过曲线和表格的形式进行展示。

误差指标统计可对历史任意时间区间的预测误差进行统计。统计指标包括相关性系数、均方根误差、平均绝对误差、误差小于20％装机容量的比例等。

月报报表生成可生成任意月份的月报报表，报表以表格的形式进行展示，同时可以以电子表格的形式导出。

系统管理模块包括：风场信息展示子模块、预测参数设置子模块、预测命令执行子模块和系统运行状态显示子模块四个子模块。

风场基本信息展示可查询各个风场的详细信息，包括装机容量，风机类型及台数，风电场位置等。

预测参数设置包括装机容量修改、开机容量设置和限电设置页面，可根据手动输入的装机容量、开机容量和限电情况对预测结果进行修正。