基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算模型算法，屬于計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)比較盛行，在發(fā)電領(lǐng)域中所占比重在逐年擴(kuò)大。所以，對于如何 精準(zhǔn)預(yù)測風(fēng)力發(fā)電情況，以減少對電網(wǎng)負(fù)荷的沖擊，越來越成為一個突出的問題。目前存在 的風(fēng)速功率預(yù)測模型，計算模型所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)度不高，導(dǎo)致計算所得的模型精準(zhǔn)度 不高。同時，由于各個地域的氣候條件的差異，造成計算出來的誤差結(jié)果就比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于高精度實時數(shù) 據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，計算精度高，誤差小。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方 法，其特征是，包括以下步驟：
[0005] 步驟1)通過計量電度表計算獲取日度實際發(fā)電量；
[0006] 步驟2)獲取歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)；
[0007] 步驟3)通過廠家提供的風(fēng)速功率理論模型，利用歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，計算日度功率走 勢；
[0008] 步驟4)利用日度功率走勢，通過積分算法或者功率估值算法，計算日度理論發(fā)電 量；
[0009] 步驟5)根據(jù)日度理論發(fā)電量和日度實際發(fā)電量，計算日度發(fā)電率；
[0010] 步驟6)根據(jù)日度發(fā)電率，計算日度平均發(fā)電率；
[0011] 步驟7)通過氣象部門或者風(fēng)場自身測風(fēng)設(shè)備，預(yù)測出未來一段時間的風(fēng)速走勢 情況；
[0012] 步驟8)根據(jù)預(yù)測的風(fēng)速，結(jié)合廠家提供的風(fēng)速功率理論模型，計算日度預(yù)測功率 走勢；
[0013] 步驟9)利用日度預(yù)測功率走勢，通過積分算法或者功率估值算法，計算日度預(yù)測 理論發(fā)電量；
[0014] 步驟10)根據(jù)日度預(yù)測理論發(fā)電量和日度平均發(fā)電率，計算日度預(yù)測發(fā)電量。
[0015] 通過高精度實時數(shù)據(jù)庫獲取歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)。
[0016] 步驟5)中，通過式（1)，計算出日度發(fā)電率：
[0017]
[0018] 步驟6)中，通過式⑶計算日度平均發(fā)電率：
[0019]
[0020] 步驟10)中，通過式（5)計算日度預(yù)測發(fā)電量：
[0021] 日度預(yù)測發(fā)電量=日度預(yù)測理論發(fā)電量*日度平均發(fā)電率（5)。
[0022] 步驟4)中，日度理論發(fā)電量的積分算法的步驟為：
[0023] 采用積分算法，根據(jù)需要的精度要求，算出每一精度時間單位的電量數(shù)據(jù)，把所有 單位時間算出來的電量累加，得出相應(yīng)時間段的發(fā)電量。
[0024] 步驟4)中，日度理論發(fā)電量的功率估值算法的計算公式為：
[0025] 日度理論發(fā)電量=日度功率*日度時間（2)
[0026] 把所要計算時間段內(nèi)每一秒鐘的功率值累加，相應(yīng)計算出統(tǒng)計時間段內(nèi)的電量 值。
[0027] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：
[0028] 本發(fā)明的基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，數(shù)據(jù)計算方便快捷，計算精 度高，誤差小，適應(yīng)各種類型風(fēng)機(jī)，同時，對風(fēng)機(jī)地域分布無要求。
【附圖說明】
[0029] 圖1是時間_功率對應(yīng)圖；
[0030] 圖2是風(fēng)速-功率對應(yīng)圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032] 風(fēng)功率預(yù)測模型比較多，主要都是圍繞對應(yīng)時間的風(fēng)速、功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合， 形成一定的對應(yīng)關(guān)系，這種算法中，統(tǒng)計風(fēng)速和功率對應(yīng)數(shù)據(jù)，這個比較關(guān)鍵，但這個數(shù)據(jù) 統(tǒng)計起來難度比較大，并且計算的方法精準(zhǔn)度也不高。
[0033] 下面，詳細(xì)說明本申請的全新的計算方法，本申請總結(jié)為發(fā)電率計算法。
[0034] 1、發(fā)電率
[0035] 在這個計算方法里，把發(fā)電率的計算公式定義如下：
[0036]
[0037] 實際發(fā)電量這個數(shù)據(jù)，比較容易獲取，對于單臺風(fēng)機(jī)來說，每臺風(fēng)機(jī)都有自己的計 量電表，通過計量電表，就可以計算出日度、月度、年度實際發(fā)電量。
[0038] 所以，如何獲得理論發(fā)電量是問題的關(guān)鍵。
[0039] 2、發(fā)電量計算
[0040] 發(fā)電量除了電表計量計算之外，還可以通過功率時間積分進(jìn)行計算：在指定的時 間段，對功率數(shù)據(jù)進(jìn)行積分計算得出。時間功率對應(yīng)關(guān)系如圖1所示。
[0041] X軸是時間，y軸是功率，對圖中陰影部分面積求和，就可以算出電量。
[0042] 對陰影部分求和，可以采用兩種算法：
[0043] 1)積分算法
[0044] 采用求導(dǎo)積分算法，要精確到每一秒對應(yīng)的功率數(shù)據(jù)，如果精度要求更高，可以精 確到每一納秒或者毫秒對應(yīng)的功率值，通過求導(dǎo)積分，算出每一秒鐘（或者納秒、毫秒）電 量數(shù)據(jù)，把所有單位時間算出來的電量累加，就可以得出相應(yīng)時間段的電量值，這種算法， 電量數(shù)據(jù)比較精準(zhǔn)。
[0045] 2)功率估值算法
[0046] 電量估值算法，可以把每一秒鐘的功率值，簡單的算作這一秒鐘的電量。
[0047] 發(fā)電量計算公式：發(fā)電量=功率*時間（2)
[0048] 因為時間是1秒，所以功率就可以作為電量，這里要注意電量單位換算，然后把所 要計算時間段內(nèi)每一秒鐘的功率值累加，就可以相應(yīng)計算出，統(tǒng)計時間段內(nèi)的電量值。這種 算法，相對簡單快捷，對估算比較方便。
[0049] 3、理論發(fā)電量
[0050] 發(fā)電量的計算方法，前面已經(jīng)分析，下面來計算理論發(fā)電量。
[0051] 理論發(fā)電量的計算需要三個方面的條件構(gòu)成：1)風(fēng)機(jī)理論風(fēng)速功率模型；2)高精 度（秒、納秒或者毫米級）實時風(fēng)速數(shù)據(jù)；3)采用上述電量計算方法。
[0052] 1)風(fēng)機(jī)理論風(fēng)速功率模型
[0053] 每臺風(fēng)機(jī)在出廠時，都配有該種型號的風(fēng)機(jī)，在理想運(yùn)行狀態(tài)下，對應(yīng)的計算公 式，如圖2所示。圖中，是風(fēng)機(jī)廠家提供的風(fēng)速-功率對應(yīng)關(guān)系圖，及相應(yīng)的計算公式。X軸 是風(fēng)速，y軸是功率
[0054] -般風(fēng)機(jī)的有效風(fēng)速是3m/s至25m/s，不同類型機(jī)組，會略有不同。
[0055] 2)獲取秒級或者毫米級的實時風(fēng)速數(shù)據(jù)
[0056] 有了廠家提供的風(fēng)速-功率關(guān)系模型外，還需要獲取高精度的風(fēng)速數(shù)據(jù)，一般可 以通過高精度的實時數(shù)據(jù)庫獲取，目前現(xiàn)存最好的高精度實時數(shù)據(jù)庫包括PI數(shù)據(jù)庫等，可 以從里面獲取秒級對應(yīng)時間的風(fēng)速值，有了風(fēng)速值之后，就可以通過風(fēng)機(jī)理論風(fēng)速功率模 型計算得出在某一時間點(diǎn)該風(fēng)速的理論功率數(shù)據(jù)，就會形成對應(yīng)統(tǒng)計時間段內(nèi)的時間-功 率圖，如圖1所示。
[0057] 3)采用上述電量計算方法。
[0058] 形成時間-功率圖之后，就可以采用電量計算方法中提到的計算方式，無論是積 分算法或者功率估值算法都可以，關(guān)鍵是看對數(shù)據(jù)要求的精確度。算出對應(yīng)的電量數(shù)據(jù)，稱 此時算出來的電量數(shù)據(jù)叫做：理論發(fā)電量，至此，獲得了理論發(fā)電量數(shù)據(jù)。
[0059] 4、日度平均發(fā)電率
[0060] 有了理論發(fā)電量和實際發(fā)電量，通過式（1)，就可以計算出來發(fā)電率，為了提高發(fā) 電率的可用性，需要對連續(xù)五年或者十年同期的發(fā)電率進(jìn)行求平均值算法：
[0061]
[0062] 通過這個算法，就可以算出一年中任何一天的日度平均發(fā)電率數(shù)值。
[0063] 5、預(yù)測電量
[0064] 從式（1)可以看出來，
[0065] 實際發(fā)電量=理論發(fā)電量*發(fā)電率（4)
[0066] 對于預(yù)測電量而言，就是：
[0067] 預(yù)測發(fā)電量=預(yù)測理論發(fā)電量*日度平均發(fā)電率（5)
[0068] 發(fā)電率數(shù)據(jù)，可以通過歷史數(shù)據(jù)，計算出來了日度平均發(fā)電率。
[0069] 預(yù)測理論發(fā)電量可以通過預(yù)測風(fēng)速（這個數(shù)據(jù)可以通過氣象部門或者風(fēng)場自行 安裝的風(fēng)速預(yù)測裝置獲?。┖惋L(fēng)機(jī)廠家提供的風(fēng)速-功率模型通過積分算法或者功率估值 算法算出，有了日度平均發(fā)電率和預(yù)測理論發(fā)電量，然后通式（5)，就可以預(yù)測出日度發(fā)電 量。
[0070] 因此，可以采用本發(fā)明的基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，通過軟件編 程建立一個計算模型，實現(xiàn)對日度發(fā)電量數(shù)據(jù)的自動預(yù)測，數(shù)據(jù)計算方便快捷，計算精度 高，誤差小，適應(yīng)各種類型風(fēng)機(jī)，同時，對風(fēng)機(jī)地域分布無要求。
[0071] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，其特征是，包括以下步驟： 步驟1)通過計量電度表計算獲取日度實際發(fā)電量； 步驟2)獲取歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)； 步驟3)通過廠家提供的風(fēng)速功率理論模型，利用歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，計算日度功率走勢； 步驟4)利用日度功率走勢，通過積分算法或者功率估值算法，計算日度理論發(fā)電量； 步驟5)根據(jù)日度理論發(fā)電量和日度實際發(fā)電量，計算日度發(fā)電率； 步驟6)根據(jù)日度發(fā)電率，計算日度平均發(fā)電率； 步驟7)通過氣象部門或者風(fēng)場自身測風(fēng)設(shè)備，預(yù)測出未來一段時間的風(fēng)速走勢情況； 步驟8)根據(jù)預(yù)測的風(fēng)速，結(jié)合廠家提供的風(fēng)速功率理論模型，計算日度預(yù)測功率走 勢； 步驟9)利用日度預(yù)測功率走勢，通過積分算法或者功率估值算法，計算日度預(yù)測理論 發(fā)電量； 步驟10)根據(jù)日度預(yù)測理論發(fā)電量和日度平均發(fā)電率，計算日度預(yù)測發(fā)電量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，其特征是，通過 高精度實時數(shù)據(jù)庫獲取歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，其特征是，步驟 5) 中，通過式（1)，計算出日度發(fā)電率：4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，其特征是，步驟 6) 中，通過式（3)計算日度平均發(fā)電率：5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，其特征是，步驟 10)中，通過式（5)計算日度預(yù)測發(fā)電量： 日度預(yù)測發(fā)電量=日度預(yù)測理論發(fā)電量*日度平均發(fā)電率（5)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，其特征是，步驟 4)中，日度理論發(fā)電量的積分算法的步驟為： 采用積分算法，根據(jù)需要的精度要求，算出每一精度時間單位的電量數(shù)據(jù)，把所有單位 時間算出來的電量累加，得出相應(yīng)時間段的發(fā)電量。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，其特征是，步驟 4)中，日度理論發(fā)電量的功率估值算法的計算公式為： 日度理論發(fā)電量=日度功率*日度時間（2) 把所要計算時間段內(nèi)每一秒鐘的功率值累加，相應(yīng)計算出統(tǒng)計時間段內(nèi)的電量值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高精度實時數(shù)據(jù)庫的風(fēng)功率預(yù)算方法，包括以下步驟：通過電度表的計量獲取日度實際發(fā)電量；獲取歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)；通過廠家提供的風(fēng)速功率理論模型，利用歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，計算日度功率；用日度功率走勢，計算日度理論發(fā)電量；計算日度發(fā)電率；計算日度平均發(fā)電率；通過氣象部門或者風(fēng)場自身測風(fēng)設(shè)備，預(yù)測出未來一段時間的風(fēng)速走勢情況；把根據(jù)預(yù)測出來的風(fēng)速，通過結(jié)合廠家提供的風(fēng)速功率理論模型，計算出日度預(yù)測功率走勢；利用日度預(yù)測功率走勢，計算日度預(yù)測理論發(fā)電量；計算出日度預(yù)測發(fā)電量。本發(fā)明的方法，數(shù)據(jù)計算方便快捷，計算精度高，誤差小，適應(yīng)各種類型風(fēng)機(jī)，同時，對風(fēng)機(jī)地域分布無要求。
【IPC分類】G06Q10/04, G06Q50/06
【公開號】CN105046367
【申請?zhí)枴緾N201510460899
【發(fā)明人】王韜
【申請人】國電南京自動化股份有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月30日