[發明專利]基于集合局地多點不同氣候特征的風功率預測方法及裝置

有效

• 申請號: 201710001787.7
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106875038B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 向婕;雍正;董仕
• 申請（專利權）人: 國能日新科技股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 天津合正知識產權代理有限公司 12229
• 代理人: 李成運;李震勇

本發明提供了一種基于集合局地多點不同氣候特征的風功率預測方法及裝置，方法包括建立電場模型，獲得電場周圍氣象數值預報結果，并通過數據插值方法獲得單點預報風速在三維空間的數值；將單點預報風速合成兩點或三點風速，獲得合成風速；利用神經網絡方法將合成風速轉化成風功率。本發明在原有單點預報的基礎上，整合了單點的結果，形成多點集合預報，減少風速波動，提高風功率預測的精度；本發明集合的氣象數據所選用水平和垂直三維高分辨率格點，綜合了不同水平點和不同高度的氣候狀態，提高風功率預測的精度；本發明通過整合多點的氣候特征，降低風場波動性，不受電場擴容限電等因素的影響，調整預報風速，提高風功率預測的精度。

技術領域

本發明屬于風電場功率預測預報技術領域，尤其是涉及一種基于集合局地多點不同氣候特征的風功率預測方法及裝置。

背景技術

風電是一種清潔可再生能源，到2015年年底，全球風電累計裝機容量達到432419MW，其中，中國占據總容量的48.4％。由于風力發電受風速和風向變化的影響，這使得風力發電具有明顯的波動性、間歇性和隨機性，對電力系統的安全及穩定的運行造成了極大的影響，而通過準確的風功率預測，對風電場的出力進行短期預報，可以有力的調控電場運維，減少電量的損失，因此準確的風功率預測會帶給風電這一能源形式帶來更高的價值。

風功率預測依賴于對各類氣象要素的精確預報，其中主要包括風速、風向、濕度等，目前國內外預報的方式主要分為兩種，一種是基于歷史數據，通過統計學的方法對未來進行預測；另一種是通過不同尺度下的數值天氣預報，得到各類氣象要素預測值，通過神經網絡、卡爾曼濾波等技術最終得到未來的日前風功率預測。目前數值天氣預報正值飛速發展，現已可提供未來1-3天高時空分辨率高精度的氣象預報。國內短期15分鐘分辨率的風功率預報，由于其嚴格的精度考核要求，因此第二種方法更加適應現有的需求，與此同時，還需要通過不同的方法來提高風功率預測精度。

目前的數值天氣預報，主要使用全球高分辨集合結果，但多數將全球尺度集合預報結果，通過中小尺度數值天氣模式進行物理降尺度到幾公里，人為的選出風電場的地理坐標，通過插值方法將格點的數據計算到電場的單點坐標上，獲得風電場的預報風速，最終通過統計模型，將預報的風速轉換成風功率。

大氣的混沌特性決定了即使采用全球最好的數值模式也很難預報單點的氣象結果，模式自身的系統誤差與錯誤預報會間接導致風速的預報誤差。

由于現在功率建模技術是基于全場風機平均風速，表現的是整場總體氣候狀態，根據電場風機排布僅進行粗略的人為選擇單點很難描述全場平均的風速狀態，亦不能準確的抓住電場的氣候狀態，因此，預報風速并不適于風電場。

電場空間跨度較大，不同電場所處海拔高度亦不同，邊界層內風速隨高度變化十分明顯，會導致不同電場氣候特點有很大差異，僅使用數值模式中單層的或者輪轂高度的結果，將會十分不準確。

綜上所述，根據的風機排布，人為選取一個地理坐標，最終將數值天氣預報的格點數據插值到該點，如此無法準確的反應整個風電場的整體氣候特點，最終導致風功率預測精度的不理想。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種基于集合局地多點不同氣候特征的風功率預測方法，通過選擇風電場最優的若干點，進行多點合成，可以很好的反映整場的風速狀況，來增強氣象預報的穩定性，顯著提高風功率預測的精度。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于集合局地多點不同氣候特征的風功率預測方法，包括如下步驟：

(1)建立電場模型，獲得電場周圍氣象數值預報結果，并通過數據插值方法獲得單點預報風速在三維空間的數值；

(2)將單點預報風速合成兩點和三點風速，獲得合成風速；

(3)利用神經網絡方法將合成風速轉化成風功率。