專利名稱：基于時(shí)間序列法的超短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)方法
基于時(shí)間序列法的超短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于時(shí)間序列法的超短期風(fēng)電功率 預(yù)報(bào)方法。背景技術(shù)：
20世紀(jì)以來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，能源需求成倍增長(zhǎng)，能源工業(yè)大規(guī)模發(fā)展。但常 規(guī)能源不僅面臨著枯竭的問(wèn)題，而且由于化石能源的大量使用，直接向大氣中排放溫室氣 體和氣溶膠等引起了全球氣候變暖和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng) 濟(jì)和人體健康均構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，已引起國(guó)際社會(huì)和公眾的高度關(guān)注。為了更好地克服能 源供需矛盾的制約，促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，應(yīng)對(duì)氣候變化，改善人居環(huán)境，大力發(fā) 展包括風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源已成為各國(guó)政府、科技界和公眾廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。在這種形勢(shì)下，中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)呈現(xiàn)了良好的發(fā)展勢(shì)頭，大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電 發(fā)展迅速，國(guó)家相繼在酒泉、新疆、江蘇、蒙東、蒙西、吉林、河北規(guī)劃了七個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電 基地。其中酒泉千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地已完成建設(shè)規(guī)劃，部分風(fēng)電場(chǎng)已并網(wǎng)發(fā)電。隨著風(fēng)力發(fā)電的迅速發(fā)展，其弊端也逐漸凸顯。風(fēng)力發(fā)電是將空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電 能，其特性會(huì)直接受到風(fēng)特性的影響。風(fēng)的隨機(jī)波動(dòng)性和間歇性決定了風(fēng)力發(fā)電的功率也 是波動(dòng)和間歇性的。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的容量較小時(shí)，風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響并不明顯。隨著風(fēng)電 場(chǎng)容量在系統(tǒng)中所占比例的增加，風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響就會(huì)越來(lái)越明顯，如電網(wǎng)調(diào)度困 難、發(fā)電計(jì)劃制定困難等。大風(fēng)速擾動(dòng)會(huì)使系統(tǒng)的電壓和頻率產(chǎn)生很大的變化，嚴(yán)重時(shí)將 可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。另外，風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行受制于系統(tǒng)的運(yùn)行條件，當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行條件比 較惡劣，如電壓水平比較低時(shí)，風(fēng)電機(jī)組很容易在系統(tǒng)擾動(dòng)或風(fēng)速擾動(dòng)條件下停機(jī)，風(fēng)電作 為電源突然消失，也可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。有關(guān)學(xué)者申洪、陳樹(shù)勇、雷亞洲、戴慧珠等在文獻(xiàn) 1. “基于電力系統(tǒng)站臺(tái)穩(wěn)定分析的風(fēng)電場(chǎng)穿透功率計(jì)先計(jì)算.”(電網(wǎng)技術(shù)，2002 二6(8) 8-11.) >2. “含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)的有功優(yōu)化潮流.”(電網(wǎng)技術(shù)，2002二6)、3. “風(fēng)電場(chǎng)的發(fā) 電可靠性模型及其應(yīng)用.，，(中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2000，20 (3) :26-29.)中指出在一般情況 下，當(dāng)風(fēng)電穿透功率(即風(fēng)電功率占系統(tǒng)總發(fā)電功率的比例)不超過(guò)8%時(shí)，我國(guó)電網(wǎng)不會(huì) 出現(xiàn)較大問(wèn)題。但是當(dāng)風(fēng)電穿透功率超過(guò)一定值之后，有可能對(duì)電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的運(yùn) 行產(chǎn)生影響并且可能危及常規(guī)發(fā)電方式。特別是在我國(guó)風(fēng)能資源豐富區(qū)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較薄 弱，風(fēng)電穿透功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于8%，風(fēng)電的波動(dòng)性和間歇性嚴(yán)重的制約了風(fēng)電的發(fā)展。目前，風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的主要特點(diǎn)為單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)容量大，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)達(dá)到可以和 常規(guī)機(jī)組相比的規(guī)模；風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)高，直接接入輸電網(wǎng)。隨著風(fēng)電裝機(jī)容 量在系統(tǒng)中所占比例的增加，與風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)有關(guān)的電壓、無(wú)功控制、有功調(diào)度、靜態(tài)穩(wěn)定和 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定等問(wèn)題越來(lái)越突出，給電力系統(tǒng)的調(diào)度管理帶來(lái)了極大困難；傳統(tǒng)的發(fā)電計(jì)劃基 于電源的可靠性和負(fù)荷的可預(yù)測(cè)性，以這兩點(diǎn)為基礎(chǔ)，發(fā)電計(jì)劃的制定和實(shí)施有了可靠的 保證。隨著系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)比例的增加，風(fēng)電出力的波動(dòng)性使發(fā)電計(jì)劃的制定變得日益困難。 百萬(wàn)千瓦、特別是千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地的規(guī)劃及建設(shè)，促使我們必須盡快制定相應(yīng)解決方案，確保風(fēng)電場(chǎng)大規(guī)模接入電網(wǎng)后系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。已有經(jīng)驗(yàn)表明建設(shè)預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確、功 能較為完備的風(fēng)電功率預(yù)報(bào)系統(tǒng)，是解決風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵措施之一。短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)可以提供風(fēng)電場(chǎng)未來(lái)M小時(shí)風(fēng)電輸出功率的預(yù)報(bào)結(jié)果，對(duì)于 調(diào)度計(jì)劃的安排制定意義重大；但值得注意的問(wèn)題是風(fēng)電功率準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的前提是準(zhǔn)確的 風(fēng)速預(yù)報(bào)，而基于數(shù)值預(yù)報(bào)方法的短期風(fēng)速預(yù)報(bào)若想準(zhǔn)確地反應(yīng)風(fēng)速的變化規(guī)律，其所采 用的大尺度預(yù)報(bào)場(chǎng)必須精確地描述風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域的天氣特征。就現(xiàn)有的氣象預(yù)報(bào)技術(shù)而 言，很難對(duì)未來(lái)天氣形勢(shì)做出精確地計(jì)算。其次，數(shù)值模式本身的特點(diǎn)也限制了風(fēng)速預(yù)報(bào)的 準(zhǔn)確性，數(shù)值模式很難對(duì)風(fēng)電場(chǎng)周圍的地形、植被和粗糙度的變化等下墊面狀況做出精確 的刻畫(huà)。另外全球氣候變暖，使得天氣突變事件更加頻繁，可能發(fā)生的天氣突變也將極大的 增加預(yù)測(cè)的誤差，因此僅僅利用M小時(shí)的短期預(yù)報(bào)不足以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中的多種情 況。應(yīng)該在短期預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上開(kāi)展0-4小時(shí)的超短期預(yù)報(bào)，隨時(shí)修正短期預(yù)報(bào)的偏差，在電 網(wǎng)運(yùn)行中提早對(duì)各種突變情況采取應(yīng)對(duì)措施。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種基于時(shí)間序列法的超短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)方法，能夠滾動(dòng) 預(yù)報(bào)風(fēng)電場(chǎng)0-4小時(shí)內(nèi)的風(fēng)電出力，為電網(wǎng)調(diào)頻、維持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供合理的數(shù)據(jù)支持， 使調(diào)度部門在電網(wǎng)運(yùn)行中提早對(duì)由于風(fēng)電的急速變化帶來(lái)的各種突變情況采取應(yīng)對(duì)措施。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于時(shí)間序列法的超短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)方法，包括以下步驟(1)采集風(fēng)電場(chǎng)附近測(cè)風(fēng)塔測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)；
測(cè)風(fēng)塔記錄風(fēng)速的頻率為每15分鐘一次，本方法采集頻率為每15分鐘一次，本方 法超短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)時(shí)間分辨率也為15分鐘；(2)數(shù)據(jù)處理；將步驟(1)采集的風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理和平穩(wěn)化處理；平滑處理的方法為將步驟(1)采集的風(fēng)速數(shù)據(jù)中第一個(gè)紀(jì)錄時(shí)刻的風(fēng)速值與最 后一個(gè)時(shí)刻的風(fēng)速值保持不變，其余風(fēng)速按如下規(guī)律變化
權(quán)利要求
1. 一種基于時(shí)間序列法的超短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)采集風(fēng)電場(chǎng)附近測(cè)風(fēng)塔測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)；測(cè)風(fēng)塔記錄風(fēng)速的頻率為每15分鐘一次，本方法采集頻率為每15分鐘一次，本方法超 短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)時(shí)間分辨率也為15分鐘；(2)數(shù)據(jù)處理；將步驟(1)采集的風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理和平穩(wěn)化處理；平滑處理的方法為將步驟(1)采集的風(fēng)速數(shù)據(jù)中第一個(gè)紀(jì)錄時(shí)刻的風(fēng)速值與最后一 個(gè)時(shí)刻的風(fēng)速值保持不變，其余風(fēng)速按如下規(guī)律變化
2.如權(quán)利要求1所述一種基于時(shí)間序列法的超短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)方法，其特征在于， 步驟(4)中所述風(fēng)機(jī)功率曲線的公式為y = -0. 0039X6+0. 266X5-6. 9692X4+86. 768X3-521. 7 8X2+1527. 1X-1726. 3其中y代表預(yù)報(bào)風(fēng)機(jī)功率值，單位KW ；χ代表預(yù)測(cè)風(fēng)速值，單位m/s。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于時(shí)間序列法的超短期風(fēng)電功率預(yù)報(bào)方法，包括以下步驟(1)采集風(fēng)電場(chǎng)附近測(cè)風(fēng)塔測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)；(2)數(shù)據(jù)處理；將測(cè)風(fēng)塔記錄風(fēng)速進(jìn)行平滑、平穩(wěn)化處理；(3)利用時(shí)間序列法進(jìn)行風(fēng)速預(yù)報(bào)建模；將步驟(2)進(jìn)行平滑及平穩(wěn)化處理后的風(fēng)速數(shù)據(jù)按照預(yù)報(bào)時(shí)間分辨率分別建模，共建立16個(gè)預(yù)報(bào)模型；計(jì)算出未來(lái)0-4小時(shí)的預(yù)報(bào)風(fēng)速；(4)超短期風(fēng)電功率計(jì)算；將預(yù)報(bào)風(fēng)速輸入風(fēng)電功率預(yù)報(bào)模型計(jì)算得到預(yù)報(bào)時(shí)效內(nèi)的風(fēng)電功率預(yù)報(bào)結(jié)果。本發(fā)明方法能夠滾動(dòng)預(yù)報(bào)風(fēng)電場(chǎng)0-4小時(shí)內(nèi)的風(fēng)電出力，為電網(wǎng)調(diào)頻、維持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供合理的數(shù)據(jù)支持，使調(diào)度部門在電網(wǎng)運(yùn)行中提早對(duì)由于風(fēng)電的急速變化帶來(lái)的各種突變情況采取應(yīng)對(duì)措施。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102055188SQ20111000230
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者于廣亮, 姜寧, 孫川永, 孫強(qiáng), 張琳, 高媛媛, 魏磊 申請(qǐng)人:西北電網(wǎng)有限公司