基于高精度实时数据库的风功率预算方法
【技术领域】
[0001] 基于高精度实时数据库的风功率预算模型算法，属于计算机技术领域。
【背景技术】
[0002] 当前风力发电已经比较盛行，在发电领域中所占比重在逐年扩大。所以，对于如何 精准预测风力发电情况，以减少对电网负荷的冲击，越来越成为一个突出的问题。目前存在 的风速功率预测模型，计算模型所需的基础数据，精准度不高，导致计算所得的模型精准度 不高。同时，由于各个地域的气候条件的差异，造成计算出来的误差结果就比较大。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于高精度实时数 据库的风功率预算方法，计算精度高，误差小。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于高精度实时数据库的风功率预算方 法，其特征是，包括以下步骤：
[0005] 步骤1)通过计量电度表计算获取日度实际发电量；
[0006] 步骤2)获取历史风速数据；
[0007] 步骤3)通过厂家提供的风速功率理论模型，利用历史风速数据，计算日度功率走 势；
[0008] 步骤4)利用日度功率走势，通过积分算法或者功率估值算法，计算日度理论发电 量；
[0009] 步骤5)根据日度理论发电量和日度实际发电量，计算日度发电率；
[0010] 步骤6)根据日度发电率，计算日度平均发电率；
[0011] 步骤7)通过气象部门或者风场自身测风设备，预测出未来一段时间的风速走势 情况；
[0012] 步骤8)根据预测的风速，结合厂家提供的风速功率理论模型，计算日度预测功率 走势；
[0013] 步骤9)利用日度预测功率走势，通过积分算法或者功率估值算法，计算日度预测 理论发电量；
[0014] 步骤10)根据日度预测理论发电量和日度平均发电率，计算日度预测发电量。
[0015] 通过高精度实时数据库获取历史风速数据。
[0016] 步骤5)中，通过式（1)，计算出日度发电率：
[0017]
[0018] 步骤6)中，通过式⑶计算日度平均发电率：
[0019]
[0020] 步骤10)中，通过式（5)计算日度预测发电量：
[0021] 日度预测发电量=日度预测理论发电量*日度平均发电率（5)。
[0022] 步骤4)中，日度理论发电量的积分算法的步骤为：
[0023] 采用积分算法，根据需要的精度要求，算出每一精度时间单位的电量数据，把所有 单位时间算出来的电量累加，得出相应时间段的发电量。
[0024] 步骤4)中，日度理论发电量的功率估值算法的计算公式为：
[0025] 日度理论发电量=日度功率*日度时间（2)
[0026] 把所要计算时间段内每一秒钟的功率值累加，相应计算出统计时间段内的电量 值。
[0027] 本发明所达到的有益效果：
[0028] 本发明的基于高精度实时数据库的风功率预算方法，数据计算方便快捷，计算精 度高，误差小，适应各种类型风机，同时，对风机地域分布无要求。
【附图说明】
[0029] 图1是时间_功率对应图；
[0030] 图2是风速-功率对应图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0032] 风功率预测模型比较多，主要都是围绕对应时间的风速、功率数据进行数据拟合， 形成一定的对应关系，这种算法中，统计风速和功率对应数据，这个比较关键，但这个数据 统计起来难度比较大，并且计算的方法精准度也不高。
[0033] 下面，详细说明本申请的全新的计算方法，本申请总结为发电率计算法。
[0034] 1、发电率
[0035] 在这个计算方法里，把发电率的计算公式定义如下：
[0036]
[0037] 实际发电量这个数据，比较容易获取，对于单台风机来说，每台风机都有自己的计 量电表，通过计量电表，就可以计算出日度、月度、年度实际发电量。
[0038] 所以，如何获得理论发电量是问题的关键。
[0039] 2、发电量计算
[0040] 发电量除了电表计量计算之外，还可以通过功率时间积分进行计算：在指定的时 间段，对功率数据进行积分计算得出。时间功率对应关系如图1所示。
[0041] X轴是时间，y轴是功率，对图中阴影部分面积求和，就可以算出电量。
[0042] 对阴影部分求和，可以采用两种算法：
[0043] 1)积分算法
[0044] 采用求导积分算法，要精确到每一秒对应的功率数据，如果精度要求更高，可以精 确到每一纳秒或者毫秒对应的功率值，通过求导积分，算出每一秒钟（或者纳秒、毫秒）电 量数据，把所有单位时间算出来的电量累加，就可以得出相应时间段的电量值，这种算法， 电量数据比较精准。
[0045] 2)功率估值算法
[0046] 电量估值算法，可以把每一秒钟的功率值，简单的算作这一秒钟的电量。
[0047] 发电量计算公式：发电量=功率*时间（2)
[0048] 因为时间是1秒，所以功率就可以作为电量，这里要注意电量单位换算，然后把所 要计算时间段内每一秒钟的功率值累加，就可以相应计算出，统计时间段内的电量值。这种 算法，相对简单快捷，对估算比较方便。
[0049] 3、理论发电量
[0050] 发电量的计算方法，前面已经分析，下面来计算理论发电量。
[0051] 理论发电量的计算需要三个方面的条件构成：1)风机理论风速功率模型；2)高精 度（秒、纳秒或者毫米级）实时风速数据；3)采用上述电量计算方法。
[0052] 1)风机理论风速功率模型
[0053] 每台风机在出厂时，都配有该种型号的风机，在理想运行状态下，对应的计算公 式，如图2所示。图中，是风机厂家提供的风速-功率对应关系图，及相应的计算公式。X轴 是风速，y轴是功率
[0054] -般风机的有效风速是3m/s至25m/s，不同类型机组，会略有不同。
[0055] 2)获取秒级或者毫米级的实时风速数据
[0056] 有了厂家提供的风速-功率关系模型外，还需要获取高精度的风速数据，一般可 以通过高精度的实时数据库获取，目前现存最好的高精度实时数据库包括PI数据库等，可 以从里面获取秒级对应时间的风速值，有了风速值之后，就可以通过风机理论风速功率模 型计算得出在某一时间点该风速的理论功率数据，就会形成对应统计时间段内的时间-功 率图，如图1所示。
[0057] 3)采用上述电量计算方法。
[0058] 形成时间-功率图之后，就可以采用电量计算方法中提到的计算方式，无论是积 分算法或者功率估值算法都可以，关键是看对数据要求的精确度。算出对应的电量数据，称 此时算出来的电量数据叫做：理论发电量，至此，获得了理论发电量数据。
[0059] 4、日度平均发电率
[0060] 有了理论发电量和实际发电量，通过式（1)，就可以计算出来发电率，为了提高发 电率的可用性，需要对连续五年或者十年同期的发电率进行求平均值算法：
[0061]
[0062] 通过这个算法，就可以算出一年中任何一天的日度平均发电率数值。
[0063] 5、预测电量
[0064] 从式（1)可以看出来，
[0065] 实际发电量=理论发电量*发电率（4)
[0066] 对于预测电量而言，就是：
[0067] 预测发电量=预测理论发电量*日度平均发电率（5)
[0068] 发电率数据，可以通过历史数据，计算出来了日度平均发电率。
[0069] 预测理论发电量可以通过预测风速（这个数据可以通过气象部门或者风场自行 安装的风速预测装置获取）和风机厂家提供的风速-功率模型通过积分算法或者功率估值 算法算出，有了日度平均发电率和预测理论发电量，然后通式（5)，就可以预测出日度发电 量。
[0070] 因此，可以采用本发明的基于高精度实时数据库的风功率预算方法，通过软件编 程建立一个计算模型，实现对日度发电量数据的自动预测，数据计算方便快捷，计算精度 高，误差小，适应各种类型风机，同时，对风机地域分布无要求。
[0071] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于高精度实时数据库的风功率预算方法，其特征是，包括以下步骤： 步骤1)通过计量电度表计算获取日度实际发电量； 步骤2)获取历史风速数据； 步骤3)通过厂家提供的风速功率理论模型，利用历史风速数据，计算日度功率走势； 步骤4)利用日度功率走势，通过积分算法或者功率估值算法，计算日度理论发电量； 步骤5)根据日度理论发电量和日度实际发电量，计算日度发电率； 步骤6)根据日度发电率，计算日度平均发电率； 步骤7)通过气象部门或者风场自身测风设备，预测出未来一段时间的风速走势情况； 步骤8)根据预测的风速，结合厂家提供的风速功率理论模型，计算日度预测功率走 势； 步骤9)利用日度预测功率走势，通过积分算法或者功率估值算法，计算日度预测理论 发电量； 步骤10)根据日度预测理论发电量和日度平均发电率，计算日度预测发电量。2. 根据权利要求1所述的基于高精度实时数据库的风功率预算方法，其特征是，通过 高精度实时数据库获取历史风速数据。3. 根据权利要求1所述的基于高精度实时数据库的风功率预算方法，其特征是，步骤 5) 中，通过式（1)，计算出日度发电率：4. 根据权利要求1所述的基于高精度实时数据库的风功率预算方法，其特征是，步骤 6) 中，通过式（3)计算日度平均发电率：5. 根据权利要求1所述的基于高精度实时数据库的风功率预算方法，其特征是，步骤 10)中，通过式（5)计算日度预测发电量： 日度预测发电量=日度预测理论发电量*日度平均发电率（5)。6. 根据权利要求1所述的基于高精度实时数据库的风功率预算方法，其特征是，步骤 4)中，日度理论发电量的积分算法的步骤为： 采用积分算法，根据需要的精度要求，算出每一精度时间单位的电量数据，把所有单位 时间算出来的电量累加，得出相应时间段的发电量。7. 根据权利要求1所述的基于高精度实时数据库的风功率预算方法，其特征是，步骤 4)中，日度理论发电量的功率估值算法的计算公式为： 日度理论发电量=日度功率*日度时间（2) 把所要计算时间段内每一秒钟的功率值累加，相应计算出统计时间段内的电量值。
【专利摘要】本发明公开了一种基于高精度实时数据库的风功率预算方法，包括以下步骤：通过电度表的计量获取日度实际发电量；获取历史风速数据；通过厂家提供的风速功率理论模型，利用历史风速数据，计算日度功率；用日度功率走势，计算日度理论发电量；计算日度发电率；计算日度平均发电率；通过气象部门或者风场自身测风设备，预测出未来一段时间的风速走势情况；把根据预测出来的风速，通过结合厂家提供的风速功率理论模型，计算出日度预测功率走势；利用日度预测功率走势，计算日度预测理论发电量；计算出日度预测发电量。本发明的方法，数据计算方便快捷，计算精度高，误差小，适应各种类型风机，同时，对风机地域分布无要求。
【IPC分类】G06Q10/04, G06Q50/06
【公开号】CN105046367
【申请号】CN201510460899
【发明人】王韬
【申请人】国电南京自动化股份有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月30日