[发明专利]考虑机械惯性的水平轴风机风速出力折算方法

说明书

本发明涉及一种考虑机械惯性的水平轴风机风速出力折算方法，包括下列步骤：获取风场的风和风机相关历史数据，以及未来的风速风向等预报值；根据历史记录，建立vsubgt;eq/subgt;和风机出力p之间的关系；步骤三：将风速预报值代入功率曲线，得到风机的未来出力折算值；计算指定采样周期下的风速平方时间序列差分以及出力时间序列差分；建立出力调整模型；步骤六：将未来风速平方差分代入出力调整模型，得到未来的出力调整值；进一步采用偏最小二乘回归PLSR、最小二乘支持向量回归LSSVR、集成学习最小二乘回归LSboost模型，得到各模型对应的输出即出力调整值；采用偏最小二乘回归，优化组合成；得到考虑风机机械惯性的更准确的出力折算值。

技术领域

本发明涉及风电功率预测领域。更具体的说，是一种考虑水平轴风力发电机叶片等机械惯性影响的“风速-出力”转算新方法和系统。

背景技术

风电是一种绿色可再生的低碳能源，是新能源的主要形式之一。我国风能资源的可开发储量，是当前电力消耗总量的数倍。我国东南沿海尤其是未来风电发展的重点区域。由于风能具有明显的波动性和随机性，风电消纳是智能电网和未来能源互联网的主要任务之一。准确的风电功率预测，是目前国内外公认的提高电力系统运行水平的关键基础技术。

目前提高风电功率预测的两类主要任务，一是提高风速风向等的预报，二是提高从风速到风力发电机发出的有功功率(又称“出力”)折算的准确性。“风速-风机有功功率/出力”之间的关系，称作功率曲线。目前提高“风速-出力”折算准确性的研究，主要集中在实际中功率曲线的建模方面。如2017年3月国际标准IEC 61400-12-1建议了功率曲线建模新标准。杨茂、LydiaM等人近年的国内外的综述文献，基本上汇集了近年国内外的主要研究方法与成果。具体的建模方法有离散方法、各种数学曲线的参数拟合法、采用大量原始数据的非参数方法，以及随机方法等。未来的研究方向有采用云模型、可能性理论、粗糙集，以及从单台风机到多台风机的转化等。目前的研究还有异常数据的清除，极大似然建模，聚类算法等。

已有国内外研究发现了风速的变化(上升、下降)、风向的变化等引起实际中的“风速-出力”关系，在一定程度上会偏离根据国际标准IEC建议得出的功率曲线。如，对于某指定的风速，上升风的出力偏小，下降风的出力偏大。采用这些性质，可以提高“风速-出力”折算的准确性。但该类研究的现有方法仅仅依赖于实际数据，对异常数据的抵抗能力有进一步提高的空间。尚未见到依据风速变化对出力影响物理机理的折算方法，即考虑机械惯性的水平轴风机风速功率折算新方法。

发明内容

本发明提出了一种考虑机械惯性的水平轴风机风速出力折算方法。技术方案如下：

一种考虑机械惯性的水平轴风机风速功率折算方法，包括下列步骤：

步骤一：获取风场的风和风机相关历史数据，以及未来的风速风向等预报值；

步骤二：根据历史记录中的水平轴风力发电机偏航角风向角将风速观测值v_A换算成有效风速建立v_eq和风机出力p之间的关系，即功率曲线p_PC＝a×(v_eq-v_cutin)^b，其中v_cutin是切入风速，p_PC是多项式拟合后的功率值，a是系数，b是幂次数；

步骤三：将风速预报值代入功率曲线，得到风机的未来出力折算值p_PC；

步骤四：计算指定采样周期下的风速平方时间序列差分以及出力时间序列差分Δp＝p_i+1-p_i，p_i为风机在第i时间点的出力；

步骤五：使用岭回归等回归方法建立出力的差分Δp与风速平方差分之间的分段线性关系，得到出力调整模型；

步骤六：将未来风速平方差分代入出力调整模型，得到未来的出力调整值