專利名稱：預測風資源的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及 一 種預測風資源并且預測可商業(yè)操作的風電場的輸出的 方法和裝置。
背景技術：
對風資源的預測且由此對風電場輸出功率的預測將會改善保證風電 場的單位電力生產(chǎn)的能力。
因此，需要準確的預測來改善風力發(fā)電值。這可使風電場相比于現(xiàn) 在容易實現(xiàn)更大的改進。
預測風資源和風電場輸出功率的構思有很多種。這些構思基于中尺
度水平的設備的傳統(tǒng)數(shù)字天氣預測，"中尺度氣象學(Mesoscale Meteorology )，，是對小于天氣尺度系統(tǒng)但大于微尺度和風暴尺度積云系統(tǒng) 的氣象系統(tǒng)的研究。
然而經(jīng)驗表明，這種模型的準確性對于可能與高保額(high penalty) 相關聯(lián)的功率輸出保證是不足的。
US72 28 235公開了一種改進的預測方法，其中，考慮了可共用位置 的長期數(shù)據(jù)集，所述位置靠近計劃風電場位置。測試塔設置在用于收集 較短期數(shù)據(jù)集的潛在新位置處。長期數(shù)據(jù)集和短期數(shù)據(jù)集被組合以供計 算器學習系統(tǒng)使用。因此能夠預測潛在風電場位置的長期數(shù)據(jù)集。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的預測風資源并且預測風電場的輸出 功率的方法和裝置。
該問題由權利要求1和權利要求8的特征解決。本發(fā)明的優(yōu)選實施例 是從屬權利要求中的主題。
為了預測，必須在與風力渦輪機的運行有關的水平上進行高分辨率 數(shù)字天氣預測。該水平是大氣邊界層，因此需要對該水平的大氣湍流參 數(shù)化。
這種參數(shù)化是高分辨率數(shù)字天氣預測的最大誤差來源之一 ，因此正確的參數(shù)化將是對有待用于預測的任何設備的關鍵要求。
根據(jù)本發(fā)明，通過利用現(xiàn)代風電場的特點得到對湍流的必要參數(shù)化 該參數(shù)化由風速測量得出，優(yōu)選在風電場的每個風力渦輪機處完成所述 風速測量。
在風力渦輪機的特定高度處，優(yōu)選在風力渦輪機輪轂的高度處，連
續(xù)且"實時"地完成該風速測量。
這會獲得實時數(shù)據(jù)流，該實時數(shù)椐流包括在輪轂所在高度處完成的
來自風電場的相當多個或全部風力渦輪機的風速測量。
這些測量與在風力渦輪機處測量的其它氣象數(shù)據(jù)相組合。 尤其是風電場中的全部風力渦輪機的相關數(shù)據(jù)的組合都用于預測。 該數(shù)據(jù)傳送到數(shù)字天氣預測模型，從而顯著地改進對風電場的預測。 在一個優(yōu)選實施例中，附加地使用在其它特定高度處的風速測量。
這些測量可以由位于風電場內的 一 個或多個氣象桅桿提供。因此能夠描
述局部風切變。
在一個優(yōu)選實施例中，對至少兩個不同高度測量空氣溫度，從而為 大氣穩(wěn)定性的評估提供信息。
如果風電場位于海上，甚至測量海水溫度，這是優(yōu)選的實施例。
如果空間分布的風力渦輪機用于進行如上所述的速度測量，那么本 發(fā)明的方法提供了明顯更好的預測質量。這使風電場的風速測量又增加 了一個或多個附加維度。
如果風電場由單排風力渦輪機組成，那么就由多個或者基本上全部 風力渦輪機完成在輪轂所在高度處的風速測量。這導致對湍流更精確的 描述，因為對通常的單點風速測量又增加了一個維度。
如果風電場由位于某一 區(qū)域的風力渦輪機組成，那么就由多個或者 基本上全部風力渦輪機完成在輪轂所在高度處的風速測量。這導致對湍 流更精確的描述，因為對通常的單點風速測量又增加了兩個維度。
必要時，在不同高度處的測量增加了附加維度。
所測量的風速數(shù)據(jù)和其它氣象數(shù)據(jù)被傳送至計算機系統(tǒng)，以用于數(shù) 字天氣預測模型。
所述數(shù)據(jù)用于修正數(shù)字天氣預測模型。因此，用于參數(shù)化湍流的實 時數(shù)據(jù)是可用的，并且可以與預報模型的穩(wěn)定性因素一起使用。 因此能夠實現(xiàn)對模型的連續(xù)調整和修正。也能夠使用所提供的數(shù)據(jù)進行與歷史預報相關聯(lián)，有利地是用于傳 送到學習型計算機系統(tǒng)中。
如果預測的風速與風電場的額定功率根據(jù)函數(shù)相結合，那么風電場 的總功率輸出可以被準確地預測。
在一個優(yōu)選實施例中，通過將第一風電場的數(shù)據(jù)與位于另一位置的 第二風電場的數(shù)據(jù)相結合來改善預測質量。
第 一和第二風電場應當位于可以使用同 一數(shù)字天氣預測模型的區(qū)域內。
在一個優(yōu)選實施例中，通過將不是與風電場相關的氣象測量添加到 數(shù)據(jù)流中來改善預測質量，例如通過添加附近天氣站的數(shù)據(jù)。
通過增加來自基于衛(wèi)星的風速測量的信息可以進一步改善預測質量。
通過結合與所用風力渦輪機的停機期相關的信息，和/或通過結合與
以所謂的"部分削減模式(partly curtailed mode)"等運行的風力渦輪機相 關的信息，可以調整輸出預測。
在一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的方法被實現(xiàn)作為新的風電場或現(xiàn)有 風電場的控制軟件和/或監(jiān)控軟件的所謂的"附加特征"。
因此為業(yè)主提供了有用的附加資源，以改善其預測而不需要大量的 附加成本。


借助于附圖更詳細地描述本發(fā)明。
圖1示出 一個風電場WF,其具有用于本發(fā)明的成列的風力渦輪機 WT1 l-WT15和WT21-WT25。
具體實施例方式
對風電場WF的風資源的預測由天氣預報設備WPT完成，其中，天氣 預報設備WPT使用氣象數(shù)據(jù)的長期數(shù)據(jù)集。氣象數(shù)據(jù)與風電場WF的位置相關。
風速測量由風電場WF的風力渦輪機中的至少一個完成。在這個示例 中，風速測量由六個風力渦輪4幾WT11、 WT13、 WT15、 WT21、 WT23 和WT25完成。風速測量被傳輸至天氣預報設備WPT，其中，所述風速測量用于實 現(xiàn)大氣湍流的參數(shù)化。所述風速測量用作待與氣象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集相組合 的附加數(shù)據(jù)?；谠摂?shù)據(jù)組合以精確的方式完成預測。
權利要求
1.一種預測風電場的風資源的方法，-其中，由數(shù)字天氣預測設備完成預測，-其中所述天氣預報設備使用與風電場的位置相關的氣象數(shù)據(jù)的長期數(shù)據(jù)集，其特征在于，-由風電場的至少一個風力渦輪機完成風速測量，進而實現(xiàn)大氣湍流的參數(shù)化，-所述風速測量用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流與所述氣象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集相結合以進行預測。
2. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征在于，在風力渦輪機的特定高 度處連續(xù)且實時地完成所述風速測量。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，風力渦輪機的輪轂 所在高度用作所述特定高度。
4. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，風電場的 多個風力渦輪機執(zhí)行風速測量，該風速測量被添加到實時的數(shù)據(jù)流中。
5. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在其它特 定高度處執(zhí)行的風速測量附加地用于形成所述數(shù)據(jù)流。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述附加的風速測量由 位于風電場內的一個或多個氣象桅桿完成。
7. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，對至少兩個不同高度測量空氣溫度，從而為大氣穩(wěn)定性的評估提供附加的氣象信 自
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，對于海上風電場而言， 測量海水溫度作為附加的氣象數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將空間分 布的風力渦輪機用于進行風速測量。
10. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，風速測量 和氣象數(shù)據(jù)被傳送至計算機系統(tǒng)，從而用于模擬數(shù)字天氣預測。
11. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，歷史預報 附加地用于進行數(shù)字天氣預測。
12. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，預測的風速與風電場的額定功率根據(jù)函數(shù)相結合，從而預測風電場的總功率輸出。
13. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，多個風電 場的氣象數(shù)據(jù)和風速測量被用于進行預測，而所述風電場位于使用同一 數(shù)字天氣預測模型的區(qū)域內。
14. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將不是與 風電場相關的氣象測量附加于所述氣象數(shù)據(jù)和風速測量用于進行預測。
15. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，來自基于 衛(wèi)星的風速測量的信息被附加地用于進行預測。
16. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法， 其特征在于，-與所用風力渦輪機的停機期相關的信息被附加地用于進行預測， 和/或_與以部分削減模式運行的風力渦輪機相關的信息被附加地用于進行預測。
17. —種預測風電場的風資源的裝置，其具有用于執(zhí)行根據(jù)前述權利 要求中任一項所述的方法步驟的機構。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種預測風電場的風資源的方法和裝置。所述預測由數(shù)字天氣預測設備完成，其中，天氣預報設備使用氣象數(shù)據(jù)的長期數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)與風電場的位置相關。風速測量由風電場的至少一個風力渦輪機完成，從而進行大氣湍流的參數(shù)化。風速測量用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流與所述氣象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集相結合以進行預測。
文檔編號G01W1/10GK101634722SQ20091015219
公開日2010年1月27日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權日2008年7月22日
發(fā)明者H·施蒂斯達爾 申請人:西門子公司