一種基于實時數據傳送的風電場產能預測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風電場產能預測系統(tǒng)，風電產能預測系統(tǒng)的運行需要計算機接口和多重外部系統(tǒng)的合作，預測需要來自氣象系統(tǒng)的數據和實時操作系統(tǒng)SCADA的數據。風電產能預測系統(tǒng)的輸出可以被各種各樣的二級系統(tǒng)循環(huán)使用。本發(fā)明提出的模型稱為輸入-處理-輸出模型，包含了一系列相互耦合又能獨立執(zhí)行任務的模塊，實現(xiàn)1-72小時的風電產能預測。輸入模型，即外部接口模型，負責外部系統(tǒng)的全部通信，例如氣象預測中心和SCADA系統(tǒng)；處理模型，即預測執(zhí)行中心，執(zhí)行預測模型程序，將氣象預測和SCADA數據轉換成風電預測結果；輸出模型，即用戶界面接口模型，將輸出以web界面的形式展示給用戶。
【專利說明】 —種基于實時數據傳送的風電場產能預測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)【技術領域】，特別涉及風電場的風電功率預測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]能源危機與環(huán)境保護的必要性促進了風電的迅速增長，風電已經成為世界上發(fā)展最快的發(fā)電形式。風電為未來的能源生產提供了清潔而又廉價的時機，因而很多國家都為風電的發(fā)展制定了宏大的發(fā)展目標，隨著風電的研究方法變得日益成熟，現(xiàn)在已經被認為是對傳統(tǒng)能源的最有價值的補充。
[0003]由于風是一種高度波動的能源。所以風電功率在電網中的最大滲透率受到其間歇性的限制。因為風天然的間歇性和固有的不確定性，因此風電有效的并且成本合理的集成到電網的問題變得極具挑戰(zhàn)性。但是，這種挑戰(zhàn)并不是不可超越的。為了在電網中能吸收大部分的風電功率必須有一個有效的風電功率預測系統(tǒng)?，F(xiàn)代的風電功率預測研究方法能夠給經營者、開發(fā)商、風電市場營銷者以及投資者帶來越來越有效的風電信息。
[0004]現(xiàn)代風電功率預測方法主要分為統(tǒng)計方法和物理建模方法兩種，統(tǒng)計方法是首先獲得預測對象的歷史變化規(guī)律，然后將這種規(guī)律延伸以預測未來。理論上講，這種預測方法的核心是如何獲得預測對象的歷史變化規(guī)律及其受風速、溫度、等因素影響的關系。預測模型是表述這種變化規(guī)律的數學函數。建立一個好的數學模型，減小負荷預測誤差、提高預測精度，是預測技術的核心內容。國外的預測方法比較成熟，預測結果有一定的參考價值，但要建立適合我國國情的風電功率預測系統(tǒng)就需要在已有的模型基礎上做一些改進。而物理方法是通過對實際風電場詳細的地形地貌建立精細化模型的方法。
[0005]經過改良的預測系統(tǒng)能夠使調度員優(yōu)化風電數據檔案以便增加收益并且在不斷變化的能源市場上降低成本。只有一款精確的預測系統(tǒng)才有可能使電網經營者為了滿足用戶的需求而將發(fā)電功率的經濟性和有效性進行合理的規(guī)劃和安排?？偠灾L電工業(yè)準確預報風電產能的能力將會改善風電滲透電網的比率，極大的提高風能的利用率。
[0006]本發(fā)明所述的基于實時數據傳送的風電產能預測系統(tǒng)，提供廣72小時的預測信息，所取得的預測結果以web界面的形式展示給用戶，并且，基于同其他預測模型的相比已經證明了預測模型的精確性。

【發(fā)明內容】

[0007]為了促進風電集成到電網，改善風電場輸出電能質量，風電場能預測系統(tǒng)被視為是最關鍵的方法。
[0008]本發(fā)明是這樣設計的，一種基于實時數據傳送的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，由外部接口模塊、預測執(zhí)行中心模塊、用戶界面接口模塊組成，其中外部接口模塊負責同外部系統(tǒng)的全部通信，包括SCADA系統(tǒng)和氣象預測中心；預測執(zhí)行中心模塊包括氣象預測模塊、功率曲線模型和實時修正模塊；用戶接口模塊負責將輸出以web界面的形式展示給用戶。[0009]輸入-處理-輸出模型極大的提高了系統(tǒng)的靈活性，每一個模塊都可以運行于不同的平臺或者計算機系統(tǒng)中。
[0010]模型允許面向系統(tǒng)的多重輸入和輸出，每一個模塊在依靠本地數據庫的基礎上同其他模塊緊密的鏈接起來。
[0011]每一個模塊都基于模型-視圖-控制器的框架進行劃分。
[0012]每一個輸入、處理、輸出模塊都可以基于不同運行平臺獨立地運行和執(zhí)行相應功倉泛。
[0013]輸入模型負責處理外部系統(tǒng)的通訊協(xié)議，將接受到的數據格式轉換成適合于風電產能預測系統(tǒng)的數據格式。
[0014]處理模型基于外部接口模型傳送的數據運行預測模型，執(zhí)行系統(tǒng)風電產能預測的核心功能，且預測中心的組織框架緊跟系統(tǒng)優(yōu)先的預測方法。
[0015]輸出模型將所處理的實時變化的輸出傳遞給外部系統(tǒng)，此外，還執(zhí)行系統(tǒng)數據的安全協(xié)議。
[0016]本發(fā)明的特點:
(1)此系統(tǒng)面向多重外部系統(tǒng)，以時間同步的方式提供和處理數據；
(2)此系統(tǒng)具有模塊化功能，在不用變更系統(tǒng)組件的情況下就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的升級；
(3)系統(tǒng)考慮到多元化用戶的安全需求，并且能都靈活的跟蹤多樣化的安全政策；
(4)此系統(tǒng)可以在多個風電場運行；
(5)此系統(tǒng)運行風場經營者遠程監(jiān)控風電場的運行狀態(tài)，并且可以對照整個風場不同機組的發(fā)電量。
[0017]基于以上特點使得本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(1)考慮到系統(tǒng)是基于輸入、輸出和處理模塊的，因此設計了使用的模塊化系統(tǒng)；
(2)對氣象預測系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)的數據修正可以不依賴于系統(tǒng)而獨立進行；
(3)每一個模型都可以基于不同的運行平臺而獨立的進行和執(zhí)行相應的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示基于實時數據傳送的風電產能預測系統(tǒng)硬件概述。
[0019]圖2是表示基于實時數據傳送的風電場能預測系統(tǒng)功能模塊圖。
[0020]圖3是表示表明事件發(fā)生順序的系統(tǒng)性能觀測圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
如圖1所示，風電場安裝的傳感器有風速計、風向計以及測量風機其他性能參數的轉速計和能量計。在風電場的典型位置還安裝了測量塔架，這些具有高精度的傳感器用于測量風電場的氣象情況，包括風速、風向、溫度、濕度和氣壓。
[0022]在風機和塔架采集到的數據稱為運行數據，通過計算機網絡將他們傳遞給SCADA系統(tǒng)，計算機網絡將SCADA系統(tǒng)和風力機、塔架、配電站聯(lián)系起來。在運行數據的累積和匯總后，SCADA主機將可用數據通過數據庫服務器傳遞給其他系統(tǒng)。
[0023]氣象預測中心負責監(jiān)控風電場的氣象情況，通過地形。地貌知識的運用產生氣象情況的短期預測，這些預測將用作風電產能預測系統(tǒng)的產能預測。
[0024]遠程監(jiān)控診斷中心將監(jiān)控SCADA主機的數據流動，如果監(jiān)測到異常情況，將會給系統(tǒng)發(fā)出警告和通報，風電產能預測系統(tǒng)為了體現(xiàn)在線運行的可靠性、有效性和可維護性，將會根據警報更正預測數據。
[0025]如圖2所示，外部接口模塊是輸入模型，負責處理外部系統(tǒng)的通訊特征即數據檢索，此模塊追隨其他系統(tǒng)的通訊協(xié)議，將接收到的數據格式轉換成適合于風電產能預測系統(tǒng)的數據格式，此外，該模塊還與其他系統(tǒng)同步便于及時讀取變化的數據。
[0026]外部接口模型的功能如下:
(1)針對與外部系統(tǒng)的數據交換執(zhí)行制定的協(xié)議和格式；
(2)在預定的時間間隔內周期性運行并與外部系統(tǒng)實時同步；
(3)必須包含數據日期和時間范圍的轉換功能，因為風電產能預測系統(tǒng)與用戶可能處于不同的時間區(qū)域中。
[0027]預測執(zhí)行中心模塊執(zhí)行系統(tǒng)的核心功能，包括氣象預測模塊、功率曲線模型和實時修正模塊。預測中心基于外部接口模塊傳遞的數據運行預測模塊，產生風電產能預測數據作為輸出，并將輸出的數據反向傳給本地數據庫。預測中心的組織框架緊跟系統(tǒng)優(yōu)先的預測方法。此外，遠程監(jiān)控診斷中心將會基于實測到的數據通過修正模型改正預測結果。
[0028]用戶界面模塊是輸出模型，它通過web瀏覽的形式執(zhí)行輸出功能，本專利設計的風電產能預測系統(tǒng)允許有多個輸出模塊，并且用戶能方便的瀏覽預測數據和根據具體要求的匯總信息。用戶界面模塊的主要功能如下:
(1)模塊功能的運行是基于本地數據庫的數據并且結果將以web界面瀏覽的形式展示給用戶；
(2)為用戶生成預測圖表；
(3)根據用戶需求計算并匯總簡易的統(tǒng)計信息；
(4)負責執(zhí)行安全協(xié)議、用戶認證設計和數據控制的使用權通道。
[0029]從圖2中可看出，風電產能預測系統(tǒng)的每一個模塊在依靠本地數據庫的基礎上同其他模塊緊密的聯(lián)系在一起。因此數據庫服務對其他模塊來說可認為是通訊總線，除了提供如前所述的可升級優(yōu)勢外，輸入-處理-輸出模型還極大的提高了系統(tǒng)的靈活性，因此每一個模塊都可以運行于不同的平臺或者計算機系統(tǒng)中，這一點對于不同模型的不同運行需求特別重要。此模型更進一步的好處是允許面向系統(tǒng)的多重輸入和輸出。例如:一個輸出模塊可以專門用于操作員觀察預測結果，而另一個模塊的輸出結果可輸入到電網管理系統(tǒng)中，這樣，就可指定出考慮到風電場未來運行情況的發(fā)電計劃。
[0030]如圖3中所示，上述模塊的功能協(xié)作關系以及事件發(fā)生的順序清晰的展示了出來。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施實例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于實時數據傳送的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，由外部接口模塊(輸入)、預測執(zhí)行中心模塊(處理)、用戶界面接口模塊(輸出)組成，其中外部接口模塊負責同外部系統(tǒng)的全部通信，包括SCADA系統(tǒng)和氣象預測中心；預測執(zhí)行中心模塊包括氣象預測模塊、功率曲線模型和實時修正模塊；用戶接口模塊負責將輸出以web界面的形式展示給用戶。
2.根據權利要求1所述的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，輸入-處理-輸出模型極大的提高了系統(tǒng)的靈活性，每一個模塊都可以運行于不同的平臺或者計算機系統(tǒng)中。
3.根據權利要求1所述的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，模型允許面向系統(tǒng)的多重輸入和輸出。
4.根據權利要求1所述的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，每一個模塊在依靠本地數據庫的基礎上同其他模塊緊密的鏈接起來。
5.根據權利要求1所述的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，每一個模塊都基于模型-視圖-控制器的框架進行劃分。
6.根據權利要求1所述的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，每一個輸入、處理、輸出模塊都可以基于不同運行平臺獨立地運行和執(zhí)行相應功能。
7.根據權利要求1所述的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，輸入模型負責處理外部系統(tǒng)的通訊協(xié)議，將接受到的數據格式轉換成適合于風電產能預測系統(tǒng)的數據格式。
8.根據權利要求1所述的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，處理模型基于外部接口模型傳送的數據運行預測模型，執(zhí)行系統(tǒng)風電產能預測的核心功能，且預測中心的組織框架緊跟系統(tǒng)優(yōu)先的預測方法。
9.根據權利要求1所述的風電場產能預測系統(tǒng)，其特征在于，輸出模型將所處理的實時變化的輸出傳遞給外部系統(tǒng)，并執(zhí)行系統(tǒng)數據的安全協(xié)議。
【文檔編號】G06Q50/06GK103996083SQ201410248985
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月7日 優(yōu)先權日:2014年6月7日
【發(fā)明者】周封, 王丙全, 劉健, 王晨光, 金麗斯, 郝婷, 崔博聞, 謝恩哲, 李偉力 申請人:哈爾濱理工大學, 周封