[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于風(fēng)功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)估方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110167227.5
• 申請(qǐng)日: 2021-02-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112818604A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅質(zhì)馨;孫寧新;朱俊澎;袁越
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/27
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/27;G06K9/62;G06Q10/04;G06Q50/06;G06N20/00
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

1.一種基于風(fēng)功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)估方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：對(duì)風(fēng)電機(jī)組歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

S2：計(jì)及風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度四種氣象因素，建立隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型，對(duì)風(fēng)電機(jī)組輸出功率進(jìn)行預(yù)測(cè)；

S3：計(jì)算風(fēng)電機(jī)組輸出功率預(yù)測(cè)的絕對(duì)誤差，用于描述風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)度；

S4：采用無(wú)監(jiān)督的模糊C均值聚類(lèi)算法構(gòu)建風(fēng)電機(jī)組輸出功率預(yù)測(cè)絕對(duì)誤差的離群點(diǎn)模型，將相似度較高的風(fēng)險(xiǎn)度進(jìn)行聚類(lèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)度的明確劃分。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟S2中以風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度作為隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型輸入的選取依據(jù)為：

風(fēng)電機(jī)組功率計(jì)算公式如下：

式(1)中，v表示風(fēng)速；ρ表示空氣密度；C_p表示風(fēng)能利用系數(shù)；A表示風(fēng)輪掃掠面積；C_p和A均由風(fēng)機(jī)自身型號(hào)決定。

對(duì)于空氣密度，其計(jì)算公式為：

式(2)中，t表示氣溫；P_f表示空氣的全壓力；P_b表示溫度下的飽和水蒸氣壓；表示空氣的相對(duì)濕度；空氣密度是由氣溫、濕度以及氣壓決定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟S2中采用隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組輸出功率預(yù)測(cè)的過(guò)程為：

A1：選取部分風(fēng)電數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，對(duì)該訓(xùn)練集進(jìn)行隨機(jī)有放回采樣，從中得到新的樣本集；

A2：基于新的隨機(jī)樣本集進(jìn)行回歸樹(shù)的訓(xùn)練，每個(gè)樣本集對(duì)應(yīng)一個(gè)回歸樹(shù)；

A3：不斷重復(fù)步驟A2，生成N個(gè)回歸樹(shù)，形成隨機(jī)森林；

A4：對(duì)N個(gè)回歸樹(shù)的輸出做平均，得到最終的功率預(yù)測(cè)結(jié)果。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟S3中風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)度描述方法為：

將風(fēng)電機(jī)組輸出功率實(shí)際值與預(yù)測(cè)值的絕對(duì)誤差的定義如式(3)所示：

d＝|P_r-P_p| (3)

式中，P_r表示風(fēng)電機(jī)組輸出功率實(shí)際值；P_p表示風(fēng)電機(jī)組輸出功率預(yù)測(cè)值；d表示風(fēng)電機(jī)組輸出功率預(yù)測(cè)的絕對(duì)誤差；

利用布爾變量定義異常狀態(tài)A：

式(4)中，d_t-1表示t-1時(shí)刻的風(fēng)電機(jī)組輸出功率預(yù)測(cè)的絕對(duì)誤差，d_t表示t時(shí)刻的風(fēng)電機(jī)組輸出功率預(yù)測(cè)的絕對(duì)誤差，d_t+1表示t+1時(shí)刻的風(fēng)電機(jī)組輸出功率預(yù)測(cè)的絕對(duì)誤差，ε表示預(yù)測(cè)模型的精度誤差；

上式表明，若t時(shí)刻前后風(fēng)電機(jī)組輸出功率絕對(duì)誤差均超出預(yù)測(cè)模型精度誤差范圍，則t時(shí)刻該風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)記為1，即為異常狀態(tài)、存在風(fēng)險(xiǎn)；反之，若絕對(duì)誤差均處于預(yù)測(cè)模型精度誤差范圍內(nèi)，則該風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)記為0，即為正常狀態(tài)、不存在風(fēng)險(xiǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于風(fēng)功率預(yù)測(cè)的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)估方法，其特征在于，所述步驟S3中對(duì)輸出功率的絕對(duì)誤差進(jìn)行量化，以d作為異常狀態(tài)的表征量，用于描述風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度；風(fēng)電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重度S定義為：

式中，d_t-1、d_t、d_t+1分別表示t-1、t、t+1時(shí)刻的風(fēng)電機(jī)組輸出功率預(yù)測(cè)的絕對(duì)誤差，ε表示預(yù)測(cè)模型精度誤差；式(5)表明，當(dāng)t時(shí)刻前后風(fēng)電機(jī)組輸出功率絕對(duì)誤差均超出預(yù)測(cè)模型精度誤差范圍，則t時(shí)刻該風(fēng)電機(jī)組為異常狀態(tài)、存在風(fēng)險(xiǎn)，且d值越大則風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度越高。