[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)能預(yù)測方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710296557.8
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107124003B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭德化;阿比內(nèi)特·特斯法耶·艾希
• 申請（專利權(quán)）人: 北京天誠同創(chuàng)電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 張川緒;王兆賡

提供一種風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)能預(yù)測方法和設(shè)備。所述方法包括：獲取第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)，其中，第一數(shù)據(jù)包括歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)包括與第一數(shù)據(jù)相應(yīng)的歷史風(fēng)能數(shù)據(jù)；將第一數(shù)據(jù)作為用于預(yù)測風(fēng)能數(shù)據(jù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量并將第二數(shù)據(jù)作為所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)變量，來訓(xùn)練所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；獲取第三數(shù)據(jù)，其中，第三數(shù)據(jù)包括預(yù)測的風(fēng)速數(shù)據(jù)；通過將第三數(shù)據(jù)輸入到經(jīng)過訓(xùn)練的所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，來獲得預(yù)測的風(fēng)能數(shù)據(jù)。通過使用本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)能預(yù)測方法和設(shè)備，可預(yù)測更長時(shí)間范圍的風(fēng)能數(shù)據(jù)，并且預(yù)測的結(jié)果可具有更高的魯棒性和準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)能預(yù)測方法和設(shè)備。更具體地講，涉及一種使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)力發(fā)電場短期風(fēng)能預(yù)測方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

盡管風(fēng)力發(fā)電的環(huán)境效益顯著，但是風(fēng)速的連續(xù)和混亂的波動使得風(fēng)力發(fā)電場的輸出功率完全隨機(jī)。因此，這種發(fā)電機(jī)的輸出功率的評估總是與一些不確定性有關(guān)。由于這種不確定性，將大量風(fēng)能連接到電力系統(tǒng)中可能會帶來巨大的挑戰(zhàn)。然而，這個(gè)挑戰(zhàn)并不是無法克服的。為了增加風(fēng)能的經(jīng)濟(jì)效益和可接受性，并減少由于對風(fēng)能的高估或低估而導(dǎo)致的來自現(xiàn)貨市場的懲罰，需要對風(fēng)能以及風(fēng)速進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。

如今，已經(jīng)開發(fā)出幾種預(yù)測風(fēng)能和風(fēng)速的方法。基于所使用的預(yù)測模型，現(xiàn)有方法可被歸納為統(tǒng)計(jì)法、物理法和時(shí)間序列建模法。這些常規(guī)的預(yù)測模型具有3-6小時(shí)之間的范圍的預(yù)測能力。

然而，為了克服將大量風(fēng)能連接到電力系統(tǒng)中可能會帶來的挑戰(zhàn)，僅對未來3-6小時(shí)的風(fēng)能進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此存在對未來至少24小時(shí)的風(fēng)能進(jìn)行精確預(yù)測的短期風(fēng)能預(yù)測技術(shù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)能預(yù)測方法，所述風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)能預(yù)測方法包括：獲取第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)，其中，第一數(shù)據(jù)包括歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)包括與第一數(shù)據(jù)相應(yīng)的歷史風(fēng)能數(shù)據(jù)；將第一數(shù)據(jù)作為用于預(yù)測風(fēng)能數(shù)據(jù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量并將第二數(shù)據(jù)作為所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)變量，來訓(xùn)練所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；獲取第三數(shù)據(jù)，其中，第三數(shù)據(jù)包括預(yù)測的風(fēng)速數(shù)據(jù)；通過將第三數(shù)據(jù)輸入到經(jīng)過訓(xùn)練的所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，來獲得預(yù)測的風(fēng)能數(shù)據(jù)。

所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是前饋反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其具有多個(gè)相互連接的層的前饋網(wǎng)絡(luò)，所述層包括輸入層、多個(gè)隱藏層和輸出層；其中，輸入層包括用于描述一個(gè)或者多個(gè)輸入變量的輸入神經(jīng)元，隱藏層包含多個(gè)隱藏神經(jīng)元，輸出層包括用于描述輸出變量的輸出神經(jīng)元。

所述前饋反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括前向路徑和修正路徑；所述前向路徑從輸入層的輸入神經(jīng)元開始，依次經(jīng)過每個(gè)隱藏層的隱藏神經(jīng)元，到達(dá)輸出層的輸出神經(jīng)元；所述前向路徑用于根據(jù)在線監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)監(jiān)測的第一數(shù)據(jù)設(shè)置每個(gè)輸入神經(jīng)元，依次計(jì)算每個(gè)隱藏層的隱藏神經(jīng)元的數(shù)值，以及計(jì)算輸出神經(jīng)元；該輸出神經(jīng)元表示歷史風(fēng)能數(shù)據(jù)；所述修正路徑從輸出層的輸出神經(jīng)元開始，反向依次經(jīng)過每個(gè)隱藏層的隱藏神經(jīng)元；所述修正路徑用于調(diào)整各層神經(jīng)元的連接權(quán)重值，以構(gòu)建新的前向路徑。

第一數(shù)據(jù)可包括第一時(shí)間范圍內(nèi)的具有第一時(shí)間間隔的多條數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)可包括第二時(shí)間范圍內(nèi)的具有第二時(shí)間間隔的多條數(shù)據(jù)，第三數(shù)據(jù)可包括第三時(shí)間范圍內(nèi)的具有第三時(shí)間間隔的多條數(shù)據(jù)。

第一時(shí)間間隔、第二時(shí)間間隔和第三時(shí)間間隔均可為10分鐘。

第一時(shí)間范圍和第二時(shí)間范圍均可為至少過去1年，第三時(shí)間范圍可為至少未來24小時(shí)。

第一數(shù)據(jù)還可包括歷史溫度數(shù)據(jù)、歷史風(fēng)向數(shù)據(jù)和歷史濕度數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)，第三數(shù)據(jù)還可包括預(yù)測的溫度數(shù)據(jù)、預(yù)測的風(fēng)向數(shù)據(jù)和預(yù)測的濕度數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。

第一數(shù)據(jù)和第二數(shù)據(jù)可以是來自在線監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)。

第三數(shù)據(jù)可以是通過使用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型預(yù)測的數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型用于確定在風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂高度處的風(fēng)速。