[发明专利]一种计算风电场有效容量的计算方法

摘要

一种计算风电场有效容量的计算方法，属于电力系统规划与设计领域。计算主要步骤是：选取样本数据并进行数据预处理；统计计算一定时间尺度内各出力段有功出力概率；采用极大似然估计或最小二乘拟合方法，基于各种函数模型分别拟合各函数模型的连续函数曲线；采用拟合优度评价指标，对拟合出的各种曲线的拟合优度进行评价，选出最优拟合模型，并进行泛化性能检验。结果表明：采用该方法建立的模型泛化性能好，计算得出的风电场有效容量曲线精度较高。

主权项

一种计算风电场有效容量的计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：收集风电场某一时期风速数据，由该风电场风机的风速‑功率曲线计算该风电场各时刻的有功出力；$P_W=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{0,0}\≤v\<v_{\mathrm{in}}\mathrm{orv}>v_{\mathrm{out}}\\ \frac{P_{\mathrm{WR}}}{v_R^3-v_{\mathrm{in}}^3}{v}^3-\frac{v_{\mathrm{in}}^3}{v_R^3-v_{\mathrm{in}}^3}{P}_{\mathrm{WR}},v_{\mathrm{in}}\≤v\≤v_R\\ P_{\mathrm{WR}},v_R\<v\≤v_{\mathrm{out}}\end{array}\right.---\left(1\right)$式中：v为风机轮毂高度处的风速；v_in为切入风速；v_out为切出风速；v_R为额定风速；P_W为风机的输出功率，P_WR为额定输出功率；步骤2：运用概率统计的方法，计算在连续时间轴上每个功率间隔范围内有功出力出现的次数，则各出力段该时间尺度内有功出力概率为：式中：为概率；n为分析周期内的天数；i为功率段；1)、当i＝0时，N_i为有功出力P＝0出现的次数；2)、当i取其他值时，N_i为有功出力P∈{△P(i‑1),△Pi}范围内出现的次数，其中△P为功率间隔，一般取△P＝0.1P_total，P_total为风电场的额定容量；步骤3，采用极大似然估计或最小二乘拟合方法，基于各种函数模型分别拟合出一条连续函数曲线，贝塔分布、威布尔分布、瑞利分布及高斯混合分布等函数模型分别如下所示：$f(x;\mathrm{\α},\mathrm{\β})=\frac{x^{\mathrm{\α}-1}{(1-x)}^{\mathrm{\β}-1}}{{\∫}_0^1{\mathrm{\μ}}^{\mathrm{\α}-1}(1-\mathrm{\μ})\mathrm{d\μ}}---\left(3\right)$$f(x;\mathrm{\λ},k)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{k}{\mathrm{\λ}}{\left(\frac{x}{\mathrm{\λ}}\right)}^{k-1}{e}^{-{(x/\mathrm{\λ})}^k}& x\≥0\\ 0& x\<0\end{array}\right.---\left(4\right)$$f\left(x\right)=\frac{x}{{\mathrm{\σ}}^2}{e}^{(-\frac{x^2}{2{\mathrm{\σ}}^2})}x\≥0---\left(5\right)$$f\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{e}^{-[(x-b_i)/c_i{]}^2}---\left(6\right)$式中：σ为出力标准差；μ为出力均值；α、β均为大于0的参数；λ、k分别为拟合出力概率特性曲线尺度参数及形状参数；步骤4：采用拟合优度指标，对拟合出的各种曲线的拟合优度进行评价，选出最优拟合模型；步骤5：由拟合优度指标选出精度最优模型；步骤6：收集该风电场同一时间长度的另一时段风速数据，重复步骤1、2、3、4，得到相应的拟合结果；步骤7：对比两次拟合得到的拟合优度指标值，验证已选模型的泛化性能。