專利名稱：一種基于實測數(shù)據(jù)風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率的計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率的計算領(lǐng)域，提出了一種基于實測數(shù)據(jù)風(fēng) 電場穩(wěn)態(tài)輸出功率的計算方法，該方法通過對實測風(fēng)速、風(fēng)向和各個風(fēng)力機輸 出功率等數(shù)據(jù)進行分析，得到不同風(fēng)速和風(fēng)向下的風(fēng)電場等效風(fēng)能利用系數(shù)， 通過得到的風(fēng)電場等效風(fēng)能利用系數(shù)來模擬不同風(fēng)速和風(fēng)向下的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸 出功率。
背景技術(shù)：
隨著當(dāng)前風(fēng)電的迅速發(fā)展、風(fēng)電裝機容量的不斷擴大，風(fēng)電場并網(wǎng)對電力 系統(tǒng)的影響已經(jīng)不可忽視。而由于風(fēng)速波動帶來的風(fēng)電場輸出功率的波動問題 成為本領(lǐng)域一個重要的課題，因此高精度的模擬風(fēng)電場輸出功率是分析該問題 的基礎(chǔ)。
大型風(fēng)電場屬于多機系統(tǒng)，與對單機系統(tǒng)的研究存在差異，必須考慮由于 地形和風(fēng)電機組排列帶來的風(fēng)速不均勻的特性。即每臺風(fēng)電機組所接受的風(fēng)速 不同，輸出的功率也不同。因此對于計算風(fēng)電場輸出功率，主要難點在于必須 考慮風(fēng)電場的風(fēng)速分布(各風(fēng)力機接受的風(fēng)速不相等)，這是由風(fēng)電場各風(fēng)電機 組的布局情況、風(fēng)向、風(fēng)速等諸多因素決定的。
傳統(tǒng)的風(fēng)電場等值模型的研究方法，通常是先計算某臺風(fēng)電機組在實測風(fēng)
速下的輸出功率，再將此功率的N倍(N為風(fēng)電場中在運行風(fēng)電機組臺數(shù))來 等效表示整個風(fēng)電場的輸出。該方法很顯然忽略了風(fēng)電場風(fēng)速分布不均勻的特 性，因此上述傳統(tǒng)方法雖然簡單，但精度差。
目前風(fēng)電場等值模型的研究方法大都局限于對風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)力機布局對風(fēng)
5速分布的影響的研究，通過計算風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)速的分布來分析風(fēng)電場的整體特 性。而風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)速的分布是不容易得到的量，分析風(fēng)電場內(nèi)部的尾流效應(yīng) 來獲得風(fēng)速的分布，計算方法復(fù)雜，計算量大，無法模擬實際風(fēng)電場的功率輸 出特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種基于對實測數(shù)據(jù)的分析，計算方法簡單，計算 速度快，精度更高，能夠滿足在線使用要求的基于實測數(shù)據(jù)風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功 率的計算方法。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種基于實測數(shù)據(jù)風(fēng)電場穩(wěn)態(tài) 輸出功率的計算方法，其特征在于它包括以下步驟-
(1) 數(shù)據(jù)采集
釆集風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速乙,、各風(fēng)力機輸出功率^ (i=l，'"，n)、風(fēng)電
場實測風(fēng)向角"，風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速匕,的數(shù)據(jù)采集范圍必須在風(fēng)力機運
行范圍內(nèi)，即切入風(fēng)速與切出風(fēng)速之間， 一般取3m/s 21m/s,步長取0.1m/s;各 風(fēng)力機輸出功率《的數(shù)據(jù)必須覆蓋每一臺風(fēng)力機，即i=l，*"，n， n為風(fēng)電場風(fēng)電 機組數(shù)；風(fēng)向的細(xì)微差別對于系統(tǒng)輸出功率的影響很小，故將風(fēng)向角度的間隔 設(shè)計為IO。，因此風(fēng)向角cr的取值范圍為10° 360°， 一共36個值；
(2) 數(shù)據(jù)處理
按數(shù)據(jù)采集步驟(1)采集的數(shù)據(jù)，分別對風(fēng)電場實測風(fēng)向角"不同風(fēng)向的 數(shù)據(jù)進行劃分，按"=10° 360°得到36個數(shù)據(jù)庫；再分別對不同風(fēng)向建立數(shù)據(jù) 表，當(dāng)風(fēng)電場實測風(fēng)向"為^時得到不同的L的值所對應(yīng)的S、 C 、 i^和Cp的 值，其中
《為風(fēng)電場第i臺風(fēng)電機組的實測輸出功率；P。,>:空氣密度；
4:風(fēng)電場中第i臺機掃風(fēng)面積； 4:各風(fēng)力機掃風(fēng)面積之和4=|>,;
'=1
風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速； A:風(fēng)電場風(fēng)電機組全部運行時的總輸出功率，利用公式^=1^進行計算； Cp,.為風(fēng)電場中第i臺風(fēng)力機對于風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速的風(fēng)功率利用系
C -"
數(shù)，通過公式^w n jt/ 進行計算；
C,風(fēng)電場風(fēng)功率利用系數(shù)，通過計算公式^尸—d j 「 進行計算； 得到不同的乙,值所對應(yīng)的f 、 Q、 A和《的值，
對于不同的L值所對應(yīng)的C"直，繪制橫坐標(biāo)為^,、縱坐標(biāo)為Cp的散點圖， △r = {mO-mi,』,起始點為散點圖內(nèi)橫坐標(biāo)最小風(fēng)速點，終止點為散
點圖內(nèi)橫坐標(biāo)最大風(fēng)速點，把該范圍分為n等份，間隔為A7，對于每個等份求 取一個點，對于第i等份橫坐標(biāo)范圍為^到K+Ar，取橫坐標(biāo)為^+^AP，縱坐
標(biāo)為所有在該范圍內(nèi)的點縱坐標(biāo)的平均值，得到了n個點，利用三次樣條插值， 得到《一L曲線，；一、,曲線，從而得到不同風(fēng)向的6—乙,曲線和(^,—F。 ,
曲線；
(3)仿真計算
輸入仿真輸入量風(fēng)電場實測風(fēng)向角"、風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速^,、風(fēng) 電場中各風(fēng)力機掃風(fēng)面積4 (i=V"，n)、空氣密度&,、停機風(fēng)力發(fā)電機編號
W7,附2…附,， 其中l(wèi)《m《"且l《""；根據(jù)風(fēng)電場實測風(fēng)向角a選定數(shù)據(jù)庫，根據(jù)C)一C曲線和Cp,—r膽,曲線求出^對應(yīng)的《和Cp,(其中^附^2…附,)貝U，風(fēng)電
場穩(wěn)態(tài)輸出功率為
<formula>formula see original document page 8</formula>其中,/ = w!,附2 ; (4 )誤差分析
誤差評價標(biāo)準(zhǔn)采用的是傳統(tǒng)的平均絕對百分比誤差Mean Absolute
Percentage Error, MAPE，設(shè)Va是實際值，而Vf是預(yù)測值，那么百分比誤差
(Percentage Error, PE)定義為
<formula>formula see original document page 8</formula>
絕對百分比誤差(Absolute Percentage Error, APE)定義為 <formula>formula see original document page 8</formula>平均絕對百分比誤差定義為<formula>formula see original document page 8</formula>
最大絕對百分比誤差定義為
扁謹(jǐn)=m;x(廁,)
給出風(fēng)電場記錄的實測風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速乙,、風(fēng)向角"、空氣密度 A,、風(fēng)電場內(nèi)各風(fēng)電機組停機情況作為輸入，把該方法計算出的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸 出功率與實測功率通過上述誤差評價標(biāo)準(zhǔn)進行誤差計算，給出該計算方法的精 確度。


圖1為風(fēng)電場各風(fēng)電機組之間位置關(guān)系示意圖。圖2為風(fēng)電機組裝機位置處風(fēng)速分布示意圖。 圖3為散點圖處理方法解釋圖。
圖4為風(fēng)電場^-^,風(fēng)電場風(fēng)電機組全部運行時的總輸出功率對應(yīng)外端風(fēng)
速的散點圖與擬合曲線的對比示意圖。
圖5為風(fēng)電場Cp-^,風(fēng)電場等效風(fēng)能利用系數(shù)對應(yīng)外端風(fēng)速的散點圖與擬
合曲線的對比示意圖。
圖6為該發(fā)明的方法模擬的洮南風(fēng)電場輸出功率曲線與實測的洮南風(fēng)電場 輸出功率曲線的對比圖，圖中標(biāo)注A曲線為模擬輸出功率，B曲線為實測輸出功 率。其中縱坐標(biāo)為輸出功率值。橫坐標(biāo)表示時間，其中每一個刻度表示2400秒 (例如600 700為一個刻度，表示2400秒)。該圖截取了橫坐標(biāo)0 5000中的 600 1500這個范圍的曲線，以示例說明。
具體實施例方式
下面利用附圖和實施例對本發(fā)明的一種基于實測數(shù)據(jù)風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率 的計算方法進行詳細(xì)說明。
一種基于實測數(shù)據(jù)風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率的計算方法，它包括以下步驟 (1)數(shù)據(jù)采集
采集風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速、,、各風(fēng)力機輸出功率f (卜l，…，n)、風(fēng)電
場實測風(fēng)向角"，風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速乙,數(shù)據(jù)采集的范圍必須在風(fēng)力機運
行范圍內(nèi)，即切入風(fēng)速與切出風(fēng)速之間， 一般取3m/s 21m/s,步長取0.1m/s;各 風(fēng)力機輸出功率S的數(shù)據(jù)必須覆蓋每一臺風(fēng)力機，即i-l，…，n， n為風(fēng)電場風(fēng)力 機數(shù)；風(fēng)向的細(xì)微差別對于系統(tǒng)輸出功率的影響很小，故將風(fēng)向角度的間隔設(shè) 計為10° ，因此風(fēng)向角"("指風(fēng)向北偏東的角度)的取值范圍為10° 360°， 共36個值(2)數(shù)據(jù)處理
按數(shù)據(jù)采集步驟(1)采集的數(shù)據(jù)，分別對風(fēng)電場實測風(fēng)向角"不同風(fēng)向的
數(shù)據(jù)進行劃分，按"=10° 360°得到36個數(shù)據(jù)庫；再分別對不同風(fēng)向建立數(shù)據(jù) 表，當(dāng)風(fēng)電場實測風(fēng)向角"為",時得到不同的L的值所對應(yīng)的e、 Cft.、 A和4
的值，其中
《為風(fēng)電場第i臺風(fēng)電機組的實測輸出功率，不需要計算；
空氣密度； 4:風(fēng)電場中第i臺機掃風(fēng)面積；
4:各風(fēng)力機掃風(fēng)面積之和4 =^4 ; 7。 ,:風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速；
A:風(fēng)電場風(fēng)電機組全部運行時的總輸出功率，利用公式^=￡^進行計算； Cp,為風(fēng)電場中第i臺風(fēng)力機對于風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速的風(fēng)功率利用系
C ="
數(shù)，通過公式^" ^ ^「 進行計算；
Z^W巧r 。"f
2尸v
CP:風(fēng)電場風(fēng)功率利用系數(shù)，通過計算公式"^— n ^ 「 進行計算；
這樣就得到了得到不同的乙,的值所對應(yīng)的S、 Cft.、 P,和Cp的值。
對于不同的r。w的值所對應(yīng)的Cf的值，繪制橫坐標(biāo)為乙,縱坐標(biāo)為C,的散點 圖，令^ = {醒。-min(U，起始點為散點圖內(nèi)橫坐標(biāo)最小風(fēng)速點，終止點
為散點圖內(nèi)橫坐標(biāo)最大風(fēng)速點，把該范圍分為n等份，間隔為A7，對于每個等 份求取一個點，對于第i等份橫坐標(biāo)范圍為^到K + AK，取橫坐標(biāo)為K+j^A7，
縱坐標(biāo)為所有在該范圍內(nèi)的點的縱坐標(biāo)的平均值，得到了 n個點，利用三次樣條插值，得到《一f^曲線，同理得到Cp, — ^曲線，從而得到了不同風(fēng)向的Cp — 、,曲線和Cp,—乙,曲線；
(3) 仿真計算
輸入仿真輸入量風(fēng)電場實測風(fēng)向角"、風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速乙,、風(fēng) 電場中各風(fēng)力機掃風(fēng)面積4 (i^，…，n)、空氣密度p。，、停機風(fēng)力發(fā)電機編號 附2…m,，其中B附S"且"""；根據(jù)風(fēng)電場實測風(fēng)向角"選定數(shù)據(jù)庫，根據(jù)Cp 一r謂,曲線和Cf,一r，,曲線求出乙,對應(yīng)的Cp和Cp,(其中hm,，附2…m,)貝U，
其中，/二附j(luò)，附2…附,
風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率； Cp,.:風(fēng)電場中第i臺機對于外端風(fēng)速的風(fēng)功率利用系數(shù)； C,風(fēng)電場風(fēng)功率利用系數(shù)； 《風(fēng)電場中第i臺機輸出功率； 戶2:風(fēng)電場風(fēng)電機組全部運行時的總輸出功率； p。"空氣密度；
4:風(fēng)電場中第i臺風(fēng)力機掃風(fēng)面積；
^ :各風(fēng)力機掃風(fēng)面積之和4 =^>';
乙,風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速。
(4) 誤差分析
誤差評價標(biāo)準(zhǔn)采用的是傳統(tǒng)的平均絕對百分比誤差Mean Absolute Percentage Error,區(qū)PE，設(shè)Va是實際值，而Vf是預(yù)測值，那么百分比誤差 (Percentage Error, PE)定義為戶五=(^7 - r。)/K。 x ioo%
絕對百分比誤差(Absolute Percentage Error, APE)定義為 J尸五=
平均絕對百分比誤差定義為
最大絕對百分比誤差定義為
給出風(fēng)電場記錄的實測風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速乙,、風(fēng)向角"、空氣密度A,、 風(fēng)電場內(nèi)各風(fēng)電機組停機情況作為輸入，把該方法計算出的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功 率與實測功率通過上述誤差評價標(biāo)準(zhǔn)進行誤差計算，給出該計算方法的精確度。
參照圖1-5，是本發(fā)明的一種基于實測數(shù)據(jù)風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率的計算方法 在吉林省洮南風(fēng)電場一期工程58臺風(fēng)電機組的具體應(yīng)用。
參照圖l，吉林省洮南風(fēng)電場一期工程58臺風(fēng)電機組的布局，橫坐標(biāo)為地 理位置的橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為地理位置的縱坐標(biāo)，該圖表示了該風(fēng)電場各個風(fēng)力 機之間位置的關(guān)系。
參照圖2，吉林省洮南風(fēng)電場一期工程58臺風(fēng)力機裝機位置處風(fēng)速分布， 該圖為三維立體圖，X， Y軸表示地理位置，Z軸表示風(fēng)速，并標(biāo)注了風(fēng)速的大 小。
圖3為散點圖處理方法解釋圖，令△「={—。 — —。}，起始點為散點
圖內(nèi)橫坐標(biāo)最小風(fēng)速點，終止點為散點圖內(nèi)橫坐標(biāo)最大風(fēng)速點，把該范圍分為n 等份，間隔為AF。對于每個等份求取一個點。對于第i等份橫坐標(biāo)范圍為^到 K + AF ，取橫坐標(biāo)為^ +，縱坐標(biāo)為所有在該范圍內(nèi)的點的縱坐標(biāo)的平均值。這樣就得到了n個點。
圖4為風(fēng)電場^-^,風(fēng)電場風(fēng)電機組全部運行時的總輸出功率對應(yīng)外端風(fēng)
速的散點圖與擬合曲線的對比圖，散點圖為風(fēng)電場的實測數(shù)據(jù)，每個點表示風(fēng) 電場一個時刻風(fēng)速與功率的關(guān)系，橫坐標(biāo)為風(fēng)速，縱坐標(biāo)為功率。再通過附圖3， 求取10個點，再把10個點進行三次樣條插值，即得到曲線，曲線表示了風(fēng)電 場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速與風(fēng)電場風(fēng)電機組全部運行時的總輸出功率的一一對應(yīng)關(guān) 系。
圖5為風(fēng)電場C;-^,風(fēng)電場等效風(fēng)能利用系數(shù)對應(yīng)外端風(fēng)速的散點圖與擬 合曲線的對比圖，散點圖中每個點表示風(fēng)電場一個時刻風(fēng)速與風(fēng)電場等效風(fēng)能 利用系數(shù)的關(guān)系，橫坐標(biāo)為風(fēng)速，縱坐標(biāo)為風(fēng)電場等效風(fēng)能利用系數(shù)。再通過 附圖3，求取10個點，再把10個點進行三次樣條插值，即得到曲線，曲線表示 風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速與風(fēng)電場等效風(fēng)能利用系數(shù)的一一對應(yīng)關(guān)系。
圖6為該發(fā)明的方法模擬的洮南風(fēng)電場輸出功率曲線與實測的洮南風(fēng)電場 輸出功率曲線的對比圖，圖中標(biāo)注A曲線為模擬輸出功率，B曲線為實測輸出功 率。其中縱坐標(biāo)為輸出功率值。橫坐標(biāo)表示時間其中每一個刻度表示2400秒(例 如600 700為一個刻度，表示2400秒)。模擬的洮南風(fēng)電場輸出功率曲線方法 遵照具體實施方式
的步驟。根據(jù)每個時刻測得的風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速、實 際風(fēng)電場各風(fēng)電機組的停機情況、空氣密度和風(fēng)電場中各風(fēng)力機掃風(fēng)面積，計 算求取每個時刻的風(fēng)電場總輸出功率，繪制洮南風(fēng)電場模擬輸出功率曲線(如 圖曲線A)。在模擬33.33小時的風(fēng)電場功率變化情況后，求得平均百分比誤差 為6. 14%。
權(quán)利要求
1.一種基于實測數(shù)據(jù)風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率的計算方法，其特征在于它包括以下步驟(1)數(shù)據(jù)采集采集風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速Vout、各風(fēng)力機輸出功率Pi(i＝1，…，n)、風(fēng)電場實測風(fēng)向角α，風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速Vout的數(shù)據(jù)采集范圍必須在風(fēng)力機運行范圍內(nèi)，即切入風(fēng)速與切出風(fēng)速之間，一般取3m/s～21m/s，步長取0.1m/s；各風(fēng)力機輸出功率Pi的數(shù)據(jù)必須覆蓋每一臺風(fēng)力機，即i＝1，…，n，n為風(fēng)電場風(fēng)電機組數(shù)；風(fēng)向的細(xì)微差別對于系統(tǒng)輸出功率的影響很小，故將風(fēng)向角度的間隔設(shè)計為10°，因此風(fēng)向角α的取值范圍為10°～360°，一共36個值；(2)數(shù)據(jù)處理按數(shù)據(jù)采集步驟1采集的數(shù)據(jù)，分別對風(fēng)電場實測風(fēng)向角α不同風(fēng)向的數(shù)據(jù)進行劃分，按α＝10°～360°得到36個數(shù)據(jù)庫；再分別對不同風(fēng)向建立數(shù)據(jù)表，當(dāng)風(fēng)電場實測風(fēng)向α為αi時得到不同的Vout的值所對應(yīng)的Pi、CPi、P∑和C′P的值，其中Pi為風(fēng)電場第i臺風(fēng)電機組的實測輸出功率；ρair空氣密度；Ai風(fēng)電場中第i臺機掃風(fēng)面積；A∑各風(fēng)力機掃風(fēng)面積之和<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>A</mi> <mi>&Sigma;</mi></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi></msub><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009100671590002C1.tif" wi="18" he="9" top= "206" left = "89" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>Vout風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速；P∑風(fēng)電場風(fēng)電機組全部運行時的總輸出功率，利用公式<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>&Sigma;</mi></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2009100671590002C2.tif" wi="15" he="9" top= "232" left = "147" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>進行計算；CPi為風(fēng)電場中第i臺風(fēng)力機對于風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速的風(fēng)功率利用系數(shù)，通過公式<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>C</mi> <mi>Pi</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>2</mn><msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>&rho;</mi> <mi>air</mi></msub><msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>V</mi> <mi>out</mi></msub> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math> id="icf0003" file="A2009100671590003C1.tif" wi="38" he="15" top= "28" left = "53" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>進行計算；C′P風(fēng)電場風(fēng)功率利用系數(shù)，通過計算公式<maths id="math0004" num="0004" ><math><![CDATA[ <mrow><msubsup> <mi>C</mi> <mi>P</mi> <mo>&prime;</mo></msubsup><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>2</mn><msub> <mi>P</mi> <mi>&Sigma;</mi></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>&rho;</mi> <mi>air</mi></msub><msub> <mi>A</mi> <mi>&Sigma;</mi></msub><msub> <mi>V</mi> <mi>out</mi></msub> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math> id="icf0004" file="A2009100671590003C2.tif" wi="38" he="15" top= "49" left = "125" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>進行計算；得到不同的Vout值所對應(yīng)的Pi、CPi、P∑和C′P的值，對于不同的Vout值所對應(yīng)的C′P值，繪制橫坐標(biāo)為Vout、縱坐標(biāo)為C′P的散點圖，令<maths id="math0005" num="0005" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>&Delta;V</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>{</mo><mi>max</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>V</mi><mi>out</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>min</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>V</mi><mi>out</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>}</mo> </mrow> <mi>n</mi></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0005" file="A2009100671590003C3.tif" wi="49" he="8" top= "89" left = "28" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>起始點為散點圖內(nèi)橫坐標(biāo)最小風(fēng)速點，終止點為散點圖內(nèi)橫坐標(biāo)最大風(fēng)速點，把該范圍分為n等份，間隔為ΔV，對于每個等份求取一個點，對于第i等份橫坐標(biāo)范圍為Vi到Vi+ΔV，取橫坐標(biāo)為Vi+1/2ΔV，縱坐標(biāo)為所有在該范圍內(nèi)的點縱坐標(biāo)的平均值，得到了n個點，利用三次樣條插值，得到C′P-Vout曲線，CPi-Vout曲線，從而得到不同風(fēng)向的C′P-Vout曲線和CPi-Vout曲線；(3)仿真計算輸入仿真輸入量風(fēng)電場實測風(fēng)向角α、風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速Vout、風(fēng)電場中各風(fēng)力機掃風(fēng)面積Ai(i＝1，…，n)、空氣密度ρair、停機風(fēng)力發(fā)電機編號m1，m2…mt，其中1≤m≤n且1≤t≤n；根據(jù)風(fēng)電場實測風(fēng)向角α選定數(shù)據(jù)庫，根據(jù)C′P-Vwout曲線和CPi-Vwout曲線求出Vout對應(yīng)的C′P和CPi(其中i＝m1，m2…mt)則，風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率為<maths id="math0006" num="0006" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>out</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>&Sigma;</mi></msub><mo>-</mo><mi>&Sigma;</mi><msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msubsup> <mi>C</mi> <mi>P</mi> <mo>&prime;</mo></msubsup><msub> <mi>&rho;</mi> <mi>air</mi></msub><msub> <mi>A</mi> <mi>&Sigma;</mi></msub><msubsup> <mi>V</mi> <mi>out</mi> <mn>3</mn></msubsup><mo>-</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><munder> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><msub> <mi>m</mi> <mn>1</mn></msub><mo>,</mo><msub> <mi>m</mi> <mn>2</mn></msub><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi></msub> </mrow></munder><msub> <mi>C</mi> <mi>Pi</mi></msub><msub> <mi>&rho;</mi> <mi>air</mi></msub><msubsup> <mi>V</mi> <mi>out</mi> <mn>3</mn></msubsup> </mrow>]]></math></maths>其中，i＝m1，m2…mt；(4)誤差分析誤差評價標(biāo)準(zhǔn)采用的是傳統(tǒng)的平均絕對百分比誤差Mean AbsolutePercentage Error，MAPE，設(shè)Va是實際值，而Vf是預(yù)測值，那么百分比誤差(Percentage Error，PE)定義為PE＝(Vf-Va)/Va×100％絕對百分比誤差(Absolute Percentage Error，APE)定義為APE＝|PE|平均絕對百分比誤差定義為<maths id="math0007" num="0007" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>MAPE</mi><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mi>N</mi></mfrac><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msub> <mi>APE</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow>]]></math></maths>最大絕對百分比誤差定義為<maths id="math0008" num="0008" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>APE</mi> <mi>max</mi></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>max</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>APE</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>給出風(fēng)電場記錄的實測風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速Vout、風(fēng)向角α、空氣密度ρair、風(fēng)電場內(nèi)各風(fēng)電機組停機情況作為輸入，把本方法計算出的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率與實測功率通過上述誤差評價標(biāo)準(zhǔn)進行誤差計算，給出該計算方法的精確度。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于實測數(shù)據(jù)風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率的計算方法，其特點是，它包括以下步驟數(shù)據(jù)采集，采集風(fēng)電場迎風(fēng)方向外端風(fēng)速V_out、各風(fēng)力機輸出功率P_i、風(fēng)電場實測風(fēng)向角α；數(shù)據(jù)處理，分別對風(fēng)電場實測風(fēng)向角α不同風(fēng)向的數(shù)據(jù)進行劃分，按α＝10°～360°得到36個數(shù)據(jù)庫，再分別對不同風(fēng)向建立數(shù)據(jù)表得到風(fēng)電場風(fēng)功率利用系數(shù)；仿真計算，輸入仿真輸入量，根據(jù)風(fēng)電場實測風(fēng)向角α選定數(shù)據(jù)庫，根據(jù)C_P′-V_wout曲線和C_Pi-V_wout曲線求出V_out對應(yīng)的C_P′和C_Pi，得到風(fēng)電場總輸出功率；誤差分析，采用平均絕對百分比誤差評價標(biāo)準(zhǔn)把該方法計算出的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出功率與實測功率通過誤差評價標(biāo)準(zhǔn)進行誤差計算，給出該計算方法的精確度。具有計算方法簡單，計算速度快，精度更高，能夠滿足在線使用要求等優(yōu)點。
文檔編號G01L3/00GK101592538SQ200910067159
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者嚴(yán)干貴, 楊 崔, 戴武昌, 李鴻博, 健 王, 鋼 穆, 黃亞峰 申請人:東北電力大學(xué)