[發明專利]一種風電場功率曲線仿射建模的方法

有效

• 申請號: 201710883519.2
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107657116B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 邵振國;劉懿萱;張嫣;周琪琪
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種風電場功率曲線仿射建模的方法，包括步驟：1）將影響風電場輸入風速的因素以噪聲元的形式進行風速仿射建模；2）用多項式擬合方法對輸入風速和輸出功率實測數據的中心值進行曲線擬合，得到仿射中心值曲線；3）通過泰勒展開式得到輸出功率和輸入風速仿射模型的關系，進行功率曲線仿射建模。本發明在中心點的基礎上求取得到功率曲線的不確定波動范圍，豐富了功率曲線的信息，提高了建模的準確性和可靠性。

技術領域

本發明涉及風電技術領域，具體涉及一種風電場功率曲線仿射建模的方法。

背景技術

由于風速的不確定性使得風力發電機組幾乎時刻遭受著較大程度的擾動,這種不確定性主要反映在風向、平均風速及脈動風速等要素的時空分布上，受到地形、塔位、高度、空氣密度、塔影效應和尾流效應等的影響。受諸多不確定因素的影響，風電場輸出功率的預測也日益受到國內外的關注。對于風電場功率的預測，功率曲線是關鍵。大多數風電場由于機組數目眾多，地形地貌復雜，機組排列方式不同，使得風電機組之間受尾流效應的影響相對嚴重，導致風電場內各機組之間的輸入風速存在一定的差異，而且風電場經常處在復雜多變的風況下，這使得每臺機組并非按照廠家給定的標準功率曲線運行。因此，建立準確的功率曲線對于評估風電設備、風電機組的高速運行及降低風電波動性對接入電網的影響具有重要的意義。目前，國內外對風電實測功率曲線的建模方面的研究，大多都是實測數據的曲線擬合，擬合得到的風速和功率之間是一一對應的，不能準確反映風電場實際運行中不確定因素的影響。過去對于功率曲線建模的方法主要分為以下幾種：

1)對于實測數據直接應用插值多項式、S形曲線擬合功率曲線；

2)針對風電場地形復雜、機組排列不規則的大型風電場風速差異性問題，利用K-means聚類算法對風電場所有風電機組按照實際風速數據進行聚類劃分，建立整個風電場的等效風速模型，進而給出基于實測運行數據的風電場風速-功率模型；

3)通過提出基于尾流效應修正風電機組測風數據的單機最優功率曲線迭代擬合算法，以貢獻率為終止條件迭代剔除壞點后得到最優功率曲線；

4)用比恩法繪制了基于實測數據的風電功率曲線，通過分區擬合對風速進行分級，然后采用一種非參數區間估計方法，建立各個風速等級的功率概率密度函數，在點估計的基礎上求取風電功率曲線的不確定估計區間。

發明內容

本發明提供一種風電場功率曲線仿射建模的方法，采用仿射的概念，提高建模的準確性和可靠性。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種風電場功率曲線仿射建模的方法，包括以下步驟：

步驟S1：將影響風電場輸入風速的因素以噪聲元的形式進行風速仿射建模；

步驟S2：用多項式擬合方法對輸入風速和輸出功率實測數據的中心值進行曲線擬合，得到仿射中心值曲線；

步驟S3：通過泰勒展開式得到輸出功率和輸入風速仿射模型的關系，進行功率曲線仿射建模。

進一步地，所述步驟S1具體為：

建立輸入風速的仿射模型，

其中，i＝1,2,...,n，n表示噪聲元的數量，ε_i表示噪聲元，表示實際風速，v₀表示預測風速，x1表示測風塔與氣象臺之間的誤差求得的噪聲元系數；x2表示風機相對位置對風速影響求得的噪聲元系數；x3表示海拔高度以及地形影響對輸入風速的影響求得的噪聲元系數；x4,x5,...,xi分別表示機組本身固有屬性對輸入風速的影響求得的噪聲元系數。

進一步地，所述步驟S2具體為：