一种基于气候态风速预测的区域风电电量预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种风力发电领域的方法，具体讲涉及一种基于气候态风速预测的区 域风电长期电量预测方法。
【背景技术】
[0002] 风能是非常重要的清洁能源之一，在世界范围内发展很快，已成为最为成熟、最具 有大规模开发和商业价值的清洁能源。但是自然风的波动性和间歇性，不但使风电并网对 电网安全运行造成冲击，也给电力部门进行火电、水电和新能源统筹规划和统一管理调度 带来考验。因此通过新能源功率预测和电量预测，预先估计新能源出力状态，为预估电网对 风电接纳能力，协调水电、火电和风电出力水平提供依据。这种方法已成为解决长期的电网 统筹规划和调度难题的重要手段。
[0003] 目前常用的风电发电量预测方法，主要是对风电功率预测结果的时间积分。按照 风电功率预测建模机理主要有以下3类：
[0004] (1)物理模型。以数值天气预报数据（NWP)为输入数据，根据风电场周围的地形、 粗糙度和障碍物等物理信息模拟风电机组轮毂高度的风速，然后利用功率曲线得到风电机 组的发电量，再由单台风电机组电量得到风电场的发电量。该类预报方法的准确性依赖于 NWP数据和风电场周围物理信息的准确性，所以不适于大范围区域内部风电电量的预测。
[0005] ⑵时间序列模型。该类模型基于过去的功率或风速时间序列，通过模式识别、参 数估计和模型校验等步骤建立映射关系。短期预测时，模型的输入量为历史功率数据和在 线SCADA(监控和数据采集）实时数据冲期以上的预测时，输入量还应包括NWP数据。该 类模型包括persistence模型、ARMA、卡尔曼滤波或者ARMA与卡尔曼滤波的结合方法。
[0006] (3)人工智能模型。是利用人工智能学习方法如神经网络法、模糊逻辑法等，通过 大量数据的学习和训练，建立输入变量和输出电量建立非线性映射关系，对中短期的电量 预测。
[0007] 这些方法主要针对于中短期的电量预测，无法用于分析区域长期电量供需关系和 长期的供电规划；而风电的长期电量预测主要用于宏观分配火电、水电、核电和风电等各 类电源之间的配置关系，以及定制电网内部各类能源长期储备计划，此外，数值天气预报只 能就未来三天的天气演变过程提供较为准确的预测，超过三天的预报结果准确率将快速降 低，因此对于以年电量及分解的月电量为预测目标的长期电量预测而言，显然不能采用基 于功率预测结果再积分的方法进行预测。对于超过7天的天气预报，其预测方式由天气预 报变为长期气候预测，虽然气候预测无法确切追踪天气现象发生的具体时间，但是仍可以 比较准确的把握各类气象要素的统计特征，即基本的气候状态。该方法在气象领域已用于 长期气候状态预测，如江南汛期雨量预测等。风速的气候态预测方法与汛期雨量预测具有 相似性，可以作为长期电量预测的重要手段。
[0008] 因此，需要提供一种改进的用于风电长期电量的预测方法。
【发明内容】
[0009] 为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于气候态风速预测的区域风电长 期（月度到年度）电量预测方法。
[0010] 实现上述目的所采用的解决方案为：
[0011] 一种基于气候态风速预测的区域风电长期电量预测方法，其改进之处在于：所述 方法包括以下步骤：
[0012] I、运用气候模式预测风速；
[0013] II、确定风速的威布尔分布参数；
[0014] III、确定单台风电机组的电量；
[0015] IV、确定所述区域风电电量。
[0016] 进一步的，所述步骤II中，对所述预测风速进行气候态统计，确定统计风速的平 均估计μ和标准差估计O :
【主权项】
1. 一种基于气候态风速预测的区域风电长期电量预测方法，其特征在于：所述方法包 括W下步骤：
1. 运用气候模式预测风速； II、 确定风速的威布尔分布参数； III、 确定单台风电机组的电量； IV、 确定所述区域风电电量。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤II中，对所述预测风速进行气候 态统计，确定统计风速的平均估计y和标准差估计曰：
其中，V康示各时间点的风速，n表示一定时间段内预测风速的样本数； 确定所述预测风速的威布尔分布的尺度参邀
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤III包括W下步骤： 5301、 确定所述预测风速的气候态分布函数； 5302、 确定所述风电机组的出力曲线； 5303、 根据时间段内预测风速预测所述风电机组的电量。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤S301中，按下式确定所述预测风 速的气候态分布函数f(v):
其中，A和k分别表示威布尔分布的尺度参数和形态参数，
r (X)为伽玛函数。
5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤S302中，按下式确定所述风电机 组的出力曲线Pt(v):
其中，Cp为风轮的功率系数，P为空气密度，R为风轮扫掠半径，V为风速，V 1、V2分别 为切入和切出风速，Vi为风机的额定风速，P i为风机的额定输出功率。
6. 如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤S303中，按下式根据时间段内预 测风速预测所述风电机组的电量E : E = / Px (v) Tf (v) dv 其中，f(v)为所述预测风速的气候态分布函数，Pt(v)为所述风电机组的出力曲线。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤IV中，按下式确定所述区域电流： E曰=a ZE 其中，E表示所述单台风电机组的电量，a表示尾流折减系数。
【专利摘要】本发明提供了一种基于气候态风速预测的区域风电电量预测方法，所述方法包括以下步骤：I、运用气候模式预测风速；II、确定风速的威布尔分布参数；III、确定单台风电机组的电量；IV、确定所述区域风电电量。该方法根据风速的气候态统计特征进行长期电量预测。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104598715
【申请号】CN201410643831
【发明人】胡菊, 靳双龙, 马振强, 冯双磊, 王勃, 王伟胜, 刘纯, 张菲, 姜文玲, 杨红英
【申请人】国家电网公司, 中国电力科学研究院, 中电普瑞张北风电研究检测有限公司, 国网辽宁省电力有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年11月7日