专利名称：超短期风电场发电功率预测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于风力发电厂自动调度技术领域，尤其涉及一种超短期风电场发电功率预测系统。
背景技术：
目前，中国风力发电进入了规模化高速发展阶段。但是由于风电具有间歇性和随机性的特点，随着大量的风力发电接入电网，势必会对电力系统的安全、稳定运行以及保证电能质量带来严峻挑战，从而限制风力发电的发展规模。若能预先判断风电场输出功率的变化趋势，及时调整电网调度运行方案，解决风力发电机组出力随机性对电网安全运行的影响就有了技术依据。风电场功率预测是解决该问题的有效途径之一。实现风电场的超短期功率预测，可以更好地指导调度员对未来4h电网调度方式进行预判，其预测精度高于常规的短期发电功率预测。从现有的研究文献来看，国内还没有成熟的风电场发电功率超短期预测系统，超短期功率预测一般采用的方法是基于历史发电功率时间序列推算实现，不能跟踪未来发电功率变化趋势、多步预测精度较低，不能满足风电场自动发电控制和调度员实时调度的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种超短期风电场发电功率预测系统，该系统提供O 4小时，每15min时间间隔的风力发电功率预测，预测结果每15min刷新一次。 本发明的目的是根据超短期实时气象预报数据跟踪预测未来4h风电机组发电功率的变化趋势，预先提示调度人员进行电网调度预判，选择最优的电网调度方式安全接纳风力发电机组上网。本发明提出的系统包括实时测风数据服务器，数值天气预报服务器，风电场实时运行服务器，超短期预测处理服务器，和数据采集设备，其中所述数据采集设备包括测风塔风速风向温度气压采集器以及风电场风速和发电功率采集器，分别用于采集测风塔所在位置处的风速、风向、温度、气压、湿度数据以及每台风电机组发电功率和运行状态数据；所述数值天气预报服务器与气象局相连，用于获取风电场所在位置近地层的气象预报数据； 所述实时测风数据服务器与所述测风塔风速风向温度气压采集器相连，用于获取测风塔所在位置处的风速、风向、温度、气压、湿度数据；所述风电场实时运行数据服务器与所述风电场风速和发电功率采集器相连，用于根据每台风电机组发电功率和运行状态数据获取风电场总发电功率数据；所述超短期预测处理服务器通过网络与所述数值天气预报服务器、实时测风数据服务器、风电场实时运行数据服务器相连，利用所述实时测风数据服务器提供的数据对数值天气预报服务器提供的气象预报数据进行修正，提供下一时刻修正后的气象预报数据，并根据预测模型，使用当前时刻的风电场总发电功率数据以及下一时刻修正后的气象预报数据，预测下一时刻的风电场总发电功率数据。根据本发明提出的系统的一个方面，所述数值天气预报服务器与气象局之间、所述实时测风数据服务器与测风塔风速风向温度气压采集器之间以及所述风电场实时运行数据服务器与所述风电场风速和发电功率采集器之间使用光纤连接；所述数值天气预报服务器和实时测风数据服务器通过网络安全防护设备连接网络交换机，所述风电场实时运行数据服务器与所述超短期预测处理服务器与所述网络交换机通过网络相连。根据本发明提出的系统的一个方面，所述数值天气预报服务器提供风电场所在位置近地层的各种气象预报数据，每4小时预报一次，每次预报4小时，一天预报六次，时间分辨率为15分钟，即提供每15分钟的气象预报数据。根据本发明提出的系统的一个方面，所述实时测风数据服务器提供历史测风数据和当前测风数据，用于对数值天气预报服务器提供的风速数据进行修正，并用于创建所述预测模型。根据本发明提出的系统的一个方面，风电场实时运行数据服务器获取的每台风电机组发电功率数据和运行状态数据包括历史数据和实时数据，时间分辨率为15分钟，所述历史数据和实时数据分别用于创建所述预测模型和预测下一时刻的风电场总发电功率。根据本发明提出的系统的一个方面，所述超短期预测处理服务器对风电机组的发电功率进行预测，提供超短期0-4小时内，15分钟时间分辨率的预测。根据本发明提出的系统的一个方面，所述对数值天气预报服务器提供的风速数据进行修正包括1)第一次修正将风向分为12个扇区，以实时测风数据服务器得到的实时风向数据为准，每30度一个扇区，以0度为起点，分出12个扇区；并将历史的测风塔风速数据和历史的数值天气预报风速数据按风向分为12个扇区的风速数据；a)按照实时测风塔数据得到的当前t时刻的风向，判断风向属于某个扇区，然后将未来4小时16个时刻的风速按照下列方法b)进行修正b)采用线性回归方法对数值天气预报提供的风速预报数据进行校正，校正模型如下
权利要求
1.一种超短期风电场发电功率预测系统，其特征在于，该系统包括实时测风数据服务器，数值天气预报服务器，风电场实时运行服务器，超短期预测处理服务器，和数据采集设备，其中所述数据采集设备包括测风塔风速风向温度气压采集器以及风电场风速和发电功率采集器，分别用于采集测风塔所在位置处的风速、风向、温度、气压、湿度数据以及每台风电机组发电功率和运行状态数据；所述数值天气预报服务器与气象局相连，用于获取风电场所在位置近地层的气象预报数据；所述实时测风数据服务器与所述测风塔风速风向温度气压采集器相连，用于获取测风塔所在位置处的风速、风向、温度、气压、湿度数据；所述风电场实时运行数据服务器与所述风电场风速和发电功率采集器相连，用于根据每台风电机组发电功率和运行状态数据获取风电场总发电功率数据；所述超短期预测处理服务器通过网络与所述数值天气预报服务器、实时测风数据服务器、风电场实时运行数据服务器相连，利用所述实时测风数据服务器提供的数据对数值天气预报服务器提供的气象预报数据进行修正，提供下一时刻修正后的气象预报数据，并根据预测模型，使用当前时刻的风电场总发电功率数据以及下一时刻修正后的气象预报数据，预测下一时刻的风电场总发电功率数据。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于，其中所述数值天气预报服务器与气象局之间、所述实时测风数据服务器与测风塔风速风向温度气压采集器之间以及所述风电场实时运行数据服务器与所述风电场风速和发电功率采集器之间使用光纤连接；所述数值天气预报服务器和实时测风数据服务器通过网络安全防护设备连接网络交换机，所述风电场实时运行数据服务器与所述超短期预测处理服务器与所述网络交换机通过网络相连。
3.根据权利要求1的系统，其特征在于所述数值天气预报服务器提供风电场所在位置近地层的各种气象预报数据，每4小时预报一次，每次预报4小时，一天预报六次，时间分辨率为15分钟。
4.根据权利要求3的系统，其特征在于所述实时测风数据服务器提供历史测风数据和当前测风数据，用于对数值天气预报服务器提供的风速数据进行修正，并用于创建所述预测模型。
5.根据权利要求4的系统，其特征在于风电场实时运行数据服务器获取的每台风电机组发电功率数据和运行状态数据包括历史数据和实时数据，时间分辨率为15分钟，所述历史数据和实时数据分别用于创建所述预测模型和预测下一时刻的风电场总发电功率。
6.根据权利要求5的系统，其特征在于所述超短期预测处理服务器对风电机组的发电功率进行预测，提供超短期0-4小时内，15分钟时间分辨率的预测。
7.根据权利要求6的系统，其特征在于所述对数值天气预报服务器提供的风速数据进行修正包括1)第一次修正将风向分为12个扇区，以实时测风数据服务器得到的实时风向数据为准，每30度一个扇区，以0度为起点，分出12个扇区；并将历史的测风塔风速数据和历史的数值天气预报风速数据按风向分为12个扇区的风速数据；a)按照实时测风塔数据得到的当前t时刻的风向，判断风向属于某个扇区，然后将未来4小时16个时刻的风速按照下列方法b)进行修正b)采用线性回归方法对数值天气预报提供的风速预报数据进行校正，校正模型如下
8.根据权利要求7的系统，其特征在于，其中在获得修正后的风速数据后，使用所述预测模型预测风电场理论发电功率，所述预测模型采用支持向量机预测模型，将来自于实时测风数据服务器的历史Α+Ιδπ η时刻的风速、风向、温度、气压和湿度数据、来自于风电场实时运行数据服务器的历史、时刻历史风电机组发电功率数据作为预测模型的输入，将来自于风电场实时运行数据服务器的历史 t^lSmin时刻的实际总发电功率数据作为预测模型的输出，通过支持向量机方法得到输入和输出的关系，从而建立所述预测模型，所述使用所述预测模型预测风电场理论发电功率包括在所述预测模型中输入风电场内t+15分钟时刻的第二次修正后的数值天气预报风速数据，t+15分钟时刻的数值天气预报风向、温度、气压、湿度数据；风电场当前t时刻的实际总发电功率，并通过所述预测模型计算得出t+15分钟时刻风电场的总理论发电功率P。
9.根据权利要求8的系统，其特征在于，其中在获得所述风电场的总理论发电功率P后，对所述风电场的总理论发电功率进行修正，包括由风电机组运行状态数据判断得到的正常并网发电的风电机组台数为X，风电场总装机为Y台，修正得到的预测风电场总风电功率为P’ =χ/γ*ρ，并以此得到的P’作为输入，加上t+30分钟时刻的修正后的数值天气预报数据一起作为输入，预测t+30分钟时刻的风电场总理论发电功率，并循环进行同样的对风速进行修正、对总发电功率进行预测以及对总发电功率进行修正的步骤，可得到未来4小时，15分钟分辨率的预测风电场总发电功率。
全文摘要
提出了一种超短期风电场发电功率预测系统，属于风力发电厂自动调度技术领域，所述系统包括实时测风数据服务器，数值天气预报服务器，风电场实时运行服务器，超短期预测处理服务器，和数据采集设备，其中所述数值天气预报服务器用于获取风电场所在位置近地层的气象预报数据；所述实时测风数据服务器用于获取测风塔所在位置处的风速、风向、温度、气压、湿度数据；所述风电场实时运行数据服务器，用于获取风电场总发电功率数据；所述超短期预测处理服务器，用于预测下一时刻的风电场总发电功率数据。本系统解决了现有技术不能跟踪未来发电功率变化趋势、多步预测精度较低的技术问题。
文档编号F03D7/00GK102269124SQ20111018040
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者刘丰, 孙立新, 彭怀午, 杜燕军, 杨晓峰, 王晓林 申请人:内蒙古电力勘测设计院