一種風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明特別涉及一種風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)。其特殊之處在于：基于PI數(shù)據(jù)庫采集數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集氣象數(shù)據(jù)和風(fēng)機實時生產(chǎn)信息，建立可靠數(shù)學(xué)模型，大數(shù)據(jù)分析，評估風(fēng)機發(fā)電效率、統(tǒng)計損失電量和收益。本發(fā)明有效降低了運行值班人員勞動強度，提高工作效率，解決人工誤差；科學(xué)、精準(zhǔn)的評估每臺風(fēng)機的發(fā)電效率，并有的放矢的進行風(fēng)機功率曲線優(yōu)化；本發(fā)明強大的數(shù)據(jù)庫，為風(fēng)機在全壽命周期內(nèi)提供數(shù)據(jù)存儲和查詢；推動風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和信息化的發(fā)展。本發(fā)明采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集氣象數(shù)據(jù)和風(fēng)機實時生產(chǎn)信息，建立可靠數(shù)學(xué)模型，大數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)、高效評估風(fēng)機發(fā)電效率、統(tǒng)計損失電量和收益，為風(fēng)力發(fā)電的精益化管理、技術(shù)創(chuàng)新開辟新天地。
【專利說明】
_種風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)
[0001](— )
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及新能源發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)。
[0002](二)
【背景技術(shù)】
風(fēng)力發(fā)電作為清潔能源，以其蘊藏量巨大、可以再生、分布廣泛、沒有污染等優(yōu)勢在我國迅猛發(fā)展，截至2015年10月，全國風(fēng)電累計并網(wǎng)容量突破I億千瓦，并網(wǎng)機組達(dá)7萬余臺。全國風(fēng)能可開發(fā)利用量約2.53億千瓦，其中，ΙΠ類、IV類風(fēng)資源占比約70%，隨著風(fēng)電技術(shù)的進步，兆瓦級、大容量、低風(fēng)速的機型備受青睞，并重點向m類、IV類風(fēng)資源區(qū)轉(zhuǎn)移。受地理環(huán)境、機組部件配置、設(shè)備健康水平等因素的影響，每臺機組的實際功率曲線與初設(shè)存在偏差，特別是山區(qū)的m類、IV類風(fēng)資源區(qū)域的機組在3m/s?8m/s中低風(fēng)速段表現(xiàn)尤為突出。同時，一些風(fēng)機廠家為了保證240小時考核和出質(zhì)保，通過控制系統(tǒng)對風(fēng)機功率曲線進行修正，影響發(fā)電企業(yè)對風(fēng)機性能的評價，給企業(yè)的經(jīng)濟效益帶來負(fù)面影響。
[0003]目前，多家企業(yè)對風(fēng)功率預(yù)測進行了大量研究，可以實現(xiàn)24小時的功率預(yù)測，預(yù)測周期有限。
[0004]因此，利用互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)高效、準(zhǔn)確的再評估投運風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)電性能，提升3m/s?8m/s中低風(fēng)速段風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電量，并對其進行長時間段的預(yù)測，對風(fēng)電的可持續(xù)發(fā)展起著重要的作用。
[0005]某新能源發(fā)電有限公司已并網(wǎng)風(fēng)電容量125萬千瓦，裝機臺數(shù)787臺，運行人員每月對風(fēng)機運行參數(shù)進行收集，并繪制功率曲線和評估風(fēng)機運行狀況，受人員業(yè)務(wù)技能水平影響，評估結(jié)果存在較大差異。
[0006]通過對運行機組的評估分析，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)風(fēng)機在3m/s?8m/s中低風(fēng)速段的發(fā)電效率比設(shè)計值偏差1%至5%，按單臺1.5MW風(fēng)機年等效利用小數(shù)1850小時、平均效率降低3%計算，每臺1.5MW風(fēng)機每年減少發(fā)電量8.33萬千瓦時、公司損失盈利4.83萬元。
[0007]本發(fā)明搜集風(fēng)機實時數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)庫，研發(fā)了“風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)”。通過電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，將所有風(fēng)機數(shù)據(jù)集中在數(shù)據(jù)庫里面進行存儲、分析，系統(tǒng)能夠尚效、精準(zhǔn)的繪制風(fēng)機實際功率曲線與理論的偏差和評估風(fēng)機欠、超的發(fā)電量，并支持歷史查詢、群分析等功能。通過數(shù)據(jù)分析，為風(fēng)機的功率曲線優(yōu)化提供依據(jù)。
[0008](三)

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，將所有風(fēng)機數(shù)據(jù)集中在數(shù)據(jù)庫里面進行存儲、分析，系統(tǒng)能夠高效、精準(zhǔn)的繪制風(fēng)機實際功率曲線與理論的偏差和評估風(fēng)機欠、超的發(fā)電量，并支持歷史查詢、群分析等功能。通過數(shù)據(jù)分析，為風(fēng)機的功率曲線優(yōu)化提供依據(jù)。
[0009]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)，其特殊之處在于:基于PI數(shù)據(jù)庫采集數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集氣象數(shù)據(jù)和風(fēng)機實時生產(chǎn)信息，建立可靠數(shù)學(xué)模型，大數(shù)據(jù)分析，評估風(fēng)機發(fā)電效率、統(tǒng)計損失電量和收益。
[0010]風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)需要配置兩臺服務(wù)器:一臺數(shù)據(jù)服務(wù)器用采集實時數(shù)據(jù)；另一臺數(shù)據(jù)服務(wù)器用于歷史數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析，開發(fā)web頁面分享到用戶端。
[0011]風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)共由三級構(gòu)成:
第一級為數(shù)據(jù)采集，通過PI數(shù)據(jù)庫每8-12秒采集氣象和風(fēng)機實時數(shù)據(jù)；
第二級為數(shù)據(jù)處理，將采集到的海量數(shù)據(jù)信息進行高層次的計算，建立可靠數(shù)據(jù)模型；第三級為客戶端web頁面展示，自由選擇某一個時期段(可設(shè)定)的實際功率曲線與理論功率曲線對比圖和電量收益。
[0012](I)數(shù)據(jù)采集層
本系統(tǒng)層由此控制臺程序?qū)崿F(xiàn)，通過線程采集數(shù)據(jù)，每隔8-12秒讀取一次SQLServer數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的測點以及遍歷周期和取值方式，通過PI數(shù)據(jù)庫接口取出風(fēng)速、功率所對應(yīng)的時間和值，按照數(shù)據(jù)庫中定義的周期范圍和取值方式進行批量的輸出和插入到數(shù)據(jù)表中，有效改善前臺系統(tǒng)直接與實時數(shù)據(jù)庫連接所造成的效率低、卡死等問題。
[0013]根據(jù)PI數(shù)據(jù)庫接口取出的對應(yīng)周期值，一次性存取到SQLServer數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出表中，由于數(shù)據(jù)量太大，這里設(shè)計的數(shù)據(jù)輸出表每月新創(chuàng)建一個，大大提高前臺直接獲取關(guān)系數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的處理效率。
[0014]數(shù)據(jù)的自動采集，極大提高了數(shù)據(jù)的有效性、及時性，避免了重復(fù)繁瑣的手工操作。
[0015](2)數(shù)據(jù)處理層
數(shù)據(jù)處理層是對實時數(shù)據(jù)庫上傳上來的數(shù)據(jù)進行存儲、計算、處理、分析。
[0016](3)客戶端
客戶端屬于應(yīng)用層，由菜單欄、數(shù)據(jù)查詢條件選擇欄、結(jié)果顯示窗口組成，實現(xiàn)各風(fēng)電場風(fēng)機理論功率曲線和風(fēng)機實際功率曲線對比查詢功能，當(dāng)用戶在選定的時間范圍進行查詢對比，根據(jù)查詢所得數(shù)據(jù)自動生成功率曲線圖，供運行人員對每臺風(fēng)機的實際功率曲線與理論功率曲線進行參考對比，最終得出每臺風(fēng)機的功率曲線是否合格;通過實際功率與理論功率之間差值的計算得出較理論功率曲線的電量差，當(dāng)實際功率曲線低于理論功率曲線時，可以得出因功率曲線不合格造成的電量損失；當(dāng)實際功率曲線高于理論功率曲線時，可以得出因功率曲線優(yōu)化提高的發(fā)電量。
[0017]根據(jù)系統(tǒng)提供的有力數(shù)據(jù)，立即制定風(fēng)機功率曲線優(yōu)化方案:
1.校核風(fēng)機偏航零度角和調(diào)整偏航角度差。
[0018]2.校核傳動鏈對中誤差。
[0019]3.調(diào)整風(fēng)機變槳控制策略，智能變槳；
4.葉輪前風(fēng)速智能檢測，矯正葉片尾流對風(fēng)速的影響；
通過以上措施對此風(fēng)機的發(fā)電性能進行了優(yōu)化，411風(fēng)機在3!11/8-81]1/8風(fēng)速區(qū)間發(fā)電效率較提升4.8%。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明有效降低了運行值班人員勞動強度，提高工作效率，解決人工誤差;科學(xué)、精準(zhǔn)的評估每臺風(fēng)機的發(fā)電效率，并有的放矢的進行風(fēng)機功率曲線優(yōu)化;本發(fā)明強大的數(shù)據(jù)庫，為風(fēng)機在全壽命周期內(nèi)提供數(shù)據(jù)存儲和查詢，大大提升了 3m/s?8m/s中低風(fēng)速段風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電量，首次實現(xiàn)78小時后的發(fā)電效率預(yù)測，這是本領(lǐng)域的一大創(chuàng)舉;推動風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和信息化的發(fā)展。本發(fā)明采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集氣象數(shù)據(jù)和風(fēng)機實時生產(chǎn)信息，建立可靠數(shù)學(xué)模型，大數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)、高效評估風(fēng)機發(fā)電效率、統(tǒng)計損失電量和收益，為風(fēng)力發(fā)電的精益化管理、技術(shù)創(chuàng)新開辟新天地。
[0021](四)
【附圖說明】
附圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)架圖；
附圖2為本發(fā)明的后臺數(shù)據(jù)采集程序邏輯流程圖；
附圖3為本發(fā)明的風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)；
附圖4為本發(fā)明的前臺數(shù)據(jù)分析及展示程序邏輯流程圖；
附圖5為本發(fā)明的Al I優(yōu)化前風(fēng)機功率曲線；
附圖6為本發(fā)明的Al I風(fēng)機優(yōu)化后風(fēng)機功率曲線。
[0022](五)
【具體實施方式】
本發(fā)明風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)需要配置兩臺服務(wù)器:一臺數(shù)據(jù)服務(wù)器用采集實時數(shù)據(jù);另一臺數(shù)據(jù)服務(wù)器用于歷史數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析，開發(fā)web頁面分享到用戶端。
[0023]風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)共由三級構(gòu)成:
第一級為數(shù)據(jù)采集，通過PI數(shù)據(jù)庫接口每8-12秒(優(yōu)選10秒)采集氣象和風(fēng)機實時數(shù)據(jù)；
第二級為數(shù)據(jù)處理，將采集到的海量數(shù)據(jù)信息進行高層次的計算，建立可靠數(shù)據(jù)模型；第三級為客戶端web頁面展示，自由選擇某一個時期段(可設(shè)定)的實際功率曲線與理論功率曲線對比圖和電量收益。
[0024](I)數(shù)據(jù)采集層
本系統(tǒng)層由扣控制臺程序?qū)崿F(xiàn)，通過線程采集數(shù)據(jù)，每隔8-12秒(優(yōu)選10秒)秒讀取一次SQLServer數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的測點以及遍歷周期和取值方式，通過PI數(shù)據(jù)庫接口取出風(fēng)速、功率所對應(yīng)的時間和值，按照數(shù)據(jù)庫中定義的周期范圍和取值方式進行批量的輸出和插入到數(shù)據(jù)表中，有效改善前臺系統(tǒng)直接與實時數(shù)據(jù)庫連接所造成的效率低、卡死等問題。
[0025]根據(jù)PI數(shù)據(jù)庫接口取出的對應(yīng)周期值，一次性存取到SQLServer數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出表中，由于數(shù)據(jù)量太大，這里設(shè)計的數(shù)據(jù)輸出表每月新創(chuàng)建一個，大大提高前臺直接獲取關(guān)系數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的處理效率。
[0026]數(shù)據(jù)的自動采集，極大提高了數(shù)據(jù)的有效性、及時性，避免了重復(fù)繁瑣的手工操作。
[0027](2)數(shù)據(jù)處理層
數(shù)據(jù)處理層是對實時數(shù)據(jù)庫上傳上來的數(shù)據(jù)進行存儲、計算、處理、分析。
[0028](3)客戶端
客戶端屬于應(yīng)用層，由菜單欄、數(shù)據(jù)查詢條件選擇欄、結(jié)果顯示窗口組成，實現(xiàn)各風(fēng)電場風(fēng)機理論功率曲線和風(fēng)機實際功率曲線對比查詢功能，當(dāng)用戶在選定的時間范圍進行查詢對比，根據(jù)查詢所得數(shù)據(jù)自動生成功率曲線圖，供運行人員對每臺風(fēng)機的實際功率曲線與理論功率曲線進行參考對比，最終得出每臺風(fēng)機的功率曲線是否合格;通過實際功率與理論功率之間差值的計算得出較理論功率曲線的電量差，當(dāng)實際功率曲線低于理論功率曲線時，可以得出因功率曲線不合格造成的電量損失；當(dāng)實際功率曲線高于理論功率曲線時，可以得出因功率曲線優(yōu)化提高的發(fā)電量。
[0029]以某風(fēng)電場2014年4月投運66臺1.5麗/82型風(fēng)機為例。在2014年7月I日至8月I日期間，通過功率曲線及電量診斷系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)All風(fēng)機實測功率曲線與標(biāo)準(zhǔn)功率曲線偏差較大，統(tǒng)計因功率曲線不達(dá)標(biāo)損失電量1.5萬千瓦時，影響利潤0.86萬元。
[0030]根據(jù)系統(tǒng)提供的有力數(shù)據(jù)，立即制定風(fēng)機功率曲線優(yōu)化方案:
1.校核風(fēng)機偏航零度角和調(diào)整偏航角度差。
[0031]2.校核傳動鏈對中誤差。
[0032]3.調(diào)整風(fēng)機變槳控制策略，智能變槳；
4.葉輪前風(fēng)速智能檢測，矯正葉片尾流對風(fēng)速的影響；
通過以上措施對此風(fēng)機的發(fā)電性能進行了優(yōu)化，411風(fēng)機在3!11/8-81]1/8風(fēng)速區(qū)間發(fā)電效率較提升4.8%。
[0033]2015年2月-6月份，某新能源發(fā)電有限公司通過對所屬787臺風(fēng)機進行全面診斷及優(yōu)化，下半年增發(fā)電量4500萬千瓦時，增加收益2610萬元。
“風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)”是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與信息化手段相結(jié)合的結(jié)晶，是風(fēng)電企業(yè)精益化管理的典范，解放勞動生產(chǎn)力，提高經(jīng)濟效益，推動科技發(fā)展，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。
【主權(quán)項】
1.一種風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)，其特征在于:基于PI數(shù)據(jù)庫采集數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集氣象數(shù)據(jù)和風(fēng)機實時生產(chǎn)信息，建立可靠數(shù)學(xué)模型，大數(shù)據(jù)分析，評估風(fēng)機發(fā)電效率、統(tǒng)計損失電量和收益。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)，其特征在于:包括: 數(shù)據(jù)采集層，通過PI數(shù)據(jù)庫每8-12秒采集氣象和風(fēng)機實時數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)處理層，將采集到的海量數(shù)據(jù)信息進行高層次的計算，建立可靠數(shù)據(jù)模型； 客戶端，客戶端web頁面自由選擇某一個時期段的實際功率曲線與理論功率曲線對比圖和電量收益。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集層由#C控制臺程序?qū)崿F(xiàn)，通過線程采集數(shù)據(jù)，每隔8-12秒讀取一次SQLServer數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的測點以及遍歷周期和取值方式，通過PI數(shù)據(jù)庫接口取出風(fēng)速、功率所對應(yīng)的時間和值，按照數(shù)據(jù)庫中定義的周期范圍和取值方式進行批量的輸出和插入到數(shù)據(jù)表中。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)，其特征在于:根據(jù)PI數(shù)據(jù)庫接口取出的對應(yīng)周期值，一次性存取到SQLServer數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出表中。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)處理層是對實時數(shù)據(jù)庫上傳上來的數(shù)據(jù)進行存儲、計算、處理、分析。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)，其特征在于:客戶端，實現(xiàn)各風(fēng)電場風(fēng)機理論功率曲線和風(fēng)機實際功率曲線對比查詢功能，當(dāng)用戶在選定的時間范圍進行查詢對比，根據(jù)查詢所得數(shù)據(jù)自動生成功率曲線圖，供運行人員對每臺風(fēng)機的實際功率曲線與理論功率曲線進行參考對比，最終得出每臺風(fēng)機的功率曲線是否合格;通過實際功率與理論功率之間差值的計算得出較理論功率曲線的電量差，當(dāng)實際功率曲線低于理論功率曲線時，可以得出因功率曲線不合格造成的電量損失；當(dāng)實際功率曲線高于理論功率曲線時，可以得出因功率曲線優(yōu)化提高的發(fā)電量。7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一所述的風(fēng)功率及電量診斷系統(tǒng)，其特征在于:還包括對風(fēng)機的優(yōu)化系統(tǒng)，該對風(fēng)機的優(yōu)化系統(tǒng)包括: 校核風(fēng)機偏航零度角和調(diào)整偏航角度差； 校核傳動鏈對中誤差； 調(diào)整風(fēng)機變槳控制策略，智能變槳； 葉輪前風(fēng)速智能檢測，矯正葉片尾流對風(fēng)速的影響。
【文檔編號】G06Q50/06GK106022543SQ201610483347
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】李長軍, 安普亮, 韓超, 曹久亞, 張興, 邢偉, 劉進, 喬莎
【申請人】華電國際寧夏新能源發(fā)電有限公司, 山東創(chuàng)德軟件技術(shù)有限公司