[發(fā)明專利]一種基于多重清洗的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線評估方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010534894.8
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN112598207A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 臧鵬;王艷陽;白日欣;崔愷;褚軍濤;王臻
• 申請（專利權(quán)）人: 河北新天科創(chuàng)新能源技術(shù)有限公司;河北建投新能源有限公司;新天綠色能源股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 上海驍象知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31315
• 代理人: 趙俊寅

1.一種基于多重清洗的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：收集SCADA數(shù)據(jù)源相關(guān)數(shù)據(jù)，獲取風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的參數(shù)數(shù)據(jù)、風(fēng)電場故障記錄和相關(guān)維護(hù)維修記錄；

步驟S2：對收集數(shù)據(jù)依次進(jìn)行通用數(shù)據(jù)清洗、按需數(shù)據(jù)清洗和離散數(shù)據(jù)清洗；

步驟S3：對溫度、空氣密度、風(fēng)速、功率、大氣壓強(qiáng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；

步驟S4：統(tǒng)計(jì)風(fēng)速覆蓋范圍和數(shù)據(jù)個數(shù)，匯總得到風(fēng)頻分布；

步驟S5：建立標(biāo)準(zhǔn)功率曲線數(shù)據(jù)模型，與合同功率曲線模型對比計(jì)算功率曲線達(dá)標(biāo)符合度，與風(fēng)頻分布結(jié)合計(jì)算風(fēng)電場年應(yīng)發(fā)電量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多重清洗的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線評估方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括以下步驟：

步驟S2.1：對收集數(shù)據(jù)針對全空數(shù)據(jù)、部分缺失數(shù)據(jù)、重復(fù)數(shù)據(jù)、時間異常數(shù)據(jù)、時間重復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行通用數(shù)據(jù)清洗；

步驟S2.2：對收集數(shù)據(jù)針對時間間隔不達(dá)標(biāo)數(shù)據(jù)、狀態(tài)為異常標(biāo)識數(shù)據(jù)、風(fēng)速越界數(shù)據(jù)、限功率數(shù)據(jù)進(jìn)行按需數(shù)據(jù)清洗；

步驟S2.3：對收集數(shù)據(jù)針對傳感器故障數(shù)據(jù)、傳感器噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行離散數(shù)據(jù)清洗。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多重清洗的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線評估方法，其特征在于，所述步驟S2.3中對傳感器故障數(shù)據(jù)、傳感器噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行離散數(shù)據(jù)清洗采用K-means聚類算法分別對離散數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，具體包括以下步驟：

步驟S2.3.1：在在功率特性測試的過程中，針對爬升階段和滿發(fā)階段兩個階段分別構(gòu)建模型；

步驟S2.3.2：對于任一階段，以給定的數(shù)據(jù)集作為數(shù)據(jù)輸入，數(shù)目為M，定義構(gòu)建一個具有k的簇的模型；對于每一個10min數(shù)據(jù)x1、x2、x3…xm，首先選擇初始化的k個類別中心a1、a2…ak；對于每一個數(shù)據(jù)條，通過風(fēng)速和功率的二維方式標(biāo)記距離類別中心的aj最近的類別j；之后更新每個類別的中心點(diǎn)aj為隸屬于該類別的所有數(shù)據(jù)條的均值；重復(fù)上述的操作直到滿足最終的終止條件即迭代到達(dá)上限；

而每個中心點(diǎn)更新公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多重清洗的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線評估方法，其特征在于，所述步驟S3中對大氣壓強(qiáng)數(shù)據(jù)的修正方法包括以下步驟：

步驟S3.1：機(jī)艙位置的氣壓P的計(jì)算公式如下：

其中H為風(fēng)機(jī)的海拔高度；

步驟S3.2：再通過如下公式根據(jù)空氣的潮濕程度選擇干空氣或濕空氣進(jìn)行校正：

其中ρ為機(jī)艙位置的空氣密度，t為環(huán)境溫度，R是氣體常數(shù)287.05J/(Kg*K)；

步驟S3.3：再通過如下公式對功率曲線模擬中采用的風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行校正：

其中，v_10min為SCADA導(dǎo)出的10min平均風(fēng)速，ρ_10min是10分鐘內(nèi)平均密度，ρ₀是標(biāo)準(zhǔn)空氣密度1.225kg/m³。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多重清洗的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線評估方法，其特征在于：所述步驟S4中，統(tǒng)計(jì)風(fēng)速覆蓋范圍所選定的數(shù)據(jù)至少覆蓋從切入風(fēng)速一下1m/s到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定功率85％對應(yīng)的風(fēng)速1.5倍的風(fēng)速范圍；風(fēng)速的劃分以0.5m/s整數(shù)倍的風(fēng)速為曲線中心，左右各0.25m/s的連續(xù)區(qū)間作為長度；同時每一個區(qū)間保證至少三十分鐘的采樣數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多重清洗的風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線評估方法，其特征在于：所述步驟S5建立標(biāo)準(zhǔn)功率曲線數(shù)據(jù)模型，與合同功率曲線模型對比計(jì)算功率曲線達(dá)標(biāo)符合度，與風(fēng)頻分布結(jié)合計(jì)算風(fēng)電場年應(yīng)發(fā)電量；具體包括以下步驟：

步驟S5.1：統(tǒng)計(jì)計(jì)算每一個風(fēng)速區(qū)間內(nèi)的平均風(fēng)速、平均功率，并通過以下公式得出一條運(yùn)行功率曲線函數(shù)a：

其中，V_i為第i個統(tǒng)計(jì)區(qū)間的平均風(fēng)速，P_i為第i個統(tǒng)計(jì)區(qū)間的平均功率，V_i，j為第i個統(tǒng)計(jì)區(qū)間的第j個校正風(fēng)速，P_i，j為第i個統(tǒng)計(jì)區(qū)間的第j個校正功率，N_i為第i個統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)的個數(shù)；

步驟S5.2：根據(jù)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行功率曲線a和制造商實(shí)際給出的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組參考功率曲線b統(tǒng)計(jì)計(jì)算指標(biāo)作為符合度p的比較：

其中，P_i，c為曲線a中第i個區(qū)間的功率，P_i，b為曲線b中第i個區(qū)間的功率，ω_i為第i個區(qū)間的風(fēng)頻時間；

步驟S5.3：根據(jù)如下公式計(jì)算應(yīng)發(fā)電量E：

其中，P_i為第i個統(tǒng)計(jì)區(qū)間的平均功率，f(x；A，K)_i為第i個統(tǒng)計(jì)區(qū)間的風(fēng)頻分布概率，t為考察時間。

步驟S5.4：評價(jià)運(yùn)行機(jī)組功率曲線達(dá)標(biāo)符合度可比較曲線符合度p，推算風(fēng)電場年應(yīng)發(fā)電量可依據(jù)應(yīng)發(fā)電量E的數(shù)值。