一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置，该装置包括分别与数据质量控制模块(5)输入端相连的EMS系统数据接口(1)和SCADA系统数据接口(2)；所述数据质量控制模块(5)输出端和所述调度指令解析模块(4)输出端分别与数据库模块(6)输入端相连；所述调度指令解析模块(4)输入端连接风电综合管理系统数据接口(3)；所述数据库模块(6)输出端连接多元回归模块(7)输入端，所述数据库模块（6）输出端和所述多元回归模块(7)输出端分别连接弃风功率计算模块(8)输入端。该装置提高了弃风功率评估的准确性，为风电场风电功率预测精度评价和含运行控制的风电运行经济性评价提供依据。
【专利说明】—种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风电发配电【技术领域】的评估装置，具体讲涉及一种适用于电网调度机构和风力发电企业的弃风功率评估装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国风能开发与利用的步伐不断加快，大规模风电接入对电网的安全稳定运行产生的影响逐步凸显。同时，由于我国风能资源分布的地域性特点及其与负荷分布的显著差异，使得风电全额保障性收购在技术上存在一定障碍。
[0003]所谓弃风，是指在风电发展初期，风机处于正常情况下，由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等自身特点导致的部分风电场风机暂停的现象。弃风情况下风电场的功率损失评估对弃风功率调研分析工作的快捷实施及弃风功率的合理量化起着重要作用。目前，风电行业对弃风情况下风电场的功率损失评估尚未形成标准，已有的评估装置及方法多为试验性，尚无成熟性广泛应用，所获得的弃风功率评估数据准确性不高，无法更好的对风电场风电功率预测精度评价和含运行控制的风电运行经济性评价提供依据。
【发明内容】
[0004]为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置，提高弃风功率评估的准确性，为风电场风电功率预测精度评价和含运行控制的风电运行经济性评价提供依据。
[0005]本实用新型是通过下述技术方案实现:
[0006]一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置，其改进之处在于:所述装置包括分别与数据质量控制模块5输入端相连的EMS系统数据接口 I和SCADA系统数据接口 2 ；所述数据质量控制模块5输出端和所述调度指令解析模块4输出端分别与数据库模块6输入端相连；所述调度指令解析模块4输入端连接风电综合管理系统数据接口 3 ;所述数据库模块6输出端连接多元回归模块7输入端，所述数据库模块6输出端和所述多元回归模块7输出端分别连接弃风功率计算模块8输入端。
[0007]所述EMS系统数据接口 I输入端与风电场升压站监控系统或远动装置连接；所述SCADA系统数据接口 2输入端和所述风电综合管理系统数据接口 3输入端分别连接风电场单个风机。
[0008]所述EMS系统数据接口 1、所述SCADA系统数据接口 2和所述风电综合管理系统数据接口(3)连入同一风电场。
[0009]所述风电综合管理系统数据接口 3和SCADA系统数据接口的数据实时更新。
[0010]所述多元回归模块7采用多元回归计算器。
[0011]所述风电综合管理系统数据接口 3输入端通过网络接口连接所述SCADA系统数据接口 2输出端。[0012]与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果是:
[0013]1、本实用新型以风电场样本风机实测功率为基础，通过比较受控时段风电场实测功率，对该受控期的弃风功率进行定量计算，数据更准确，结果更真实；提高了弃风功率评估的准确性，为风电场风电功率预测精度评价和含运行控制的风电运行经济性评价提供依据。
[0014]2、本实用新型为能源管理部门、电网调度机构和风电场进行的弃风功率、弃风电量估算工作提供参考，也可作为受控时段的风电场风电功率预测精度考评提供可靠的考评基准。
[0015]3、本实用新型通过借助专用的电力系统通信接口设备实现装置应用信息的自动采集，借助处理单元对上述信息进行标准化的逻辑运算，输出风电场出力受控时段的弃风功率估值，数据及时准确。
[0016]4、本实用新型导入装置的历史数据可自动驱动多元回归模块，进行样本机筛选和基于样本机的风电场理论出力计算模型校验，并在校验结果满足应用条件的前提下保存模型文件。
[0017]5、本实用新型利用数据库模块接口开放装置运行状态、校验过程信息及最终计算结果等多类数据信息。
[0018]6、本实用新型仅对风电场受控时段的功率损失进行估计，因涉及风电场实时功率是否执行指令限值，装置设计中包含了相关阈值设置功能，即除通信接口设备外，装置也支持手动信息的输入。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是弃风功率评估装置结构图；
[0020]1-EMS系统数据接口 ；2_SCADA系统数据接口 ；3_风电综合管理系统数据接口 ；4-调度指令解析模块；5_数据质量控制模块；6_数据库模块；7_多元回归模块；8_弃风功率计算模块。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0022]如图1所示，图1为弃风功率评估装置结构图；
[0023]本实用新型的弃风功率评估装置包括EMS系统(电网能量管理系统)数据接口 1、SCADA系统数据接口 2、风电综合管理系统数据接口 3、多元回归模块7、数据质量控制模块
5、调度指令解析模块4、弃风功率计算模块8、数据库模块6。
[0024]EMS系统数据接口 I和SCADA系统数据接口 2输出端分别与数据质量控制模块5的输入端相连，风电综合管理系统数据接口 3输出端与调度指令解析模块4的输入端相连，数据质量控制模块5和调度指令解析模块4输出端分别与数据库模块6的输入端相连，数据库模块6的输出端分别连接多元回归模块7和弃风功率计算模块8的输入端，多元回归模块7的输出端与弃风功率计算模块8的输入端相连。风电综合管理系统数据接口 3输入端通过网络接口连接所述SCADA系统数据接口 2输出端。
[0025]EMS系统数据接口 I输入端与风电场升压站监控系统或远动装置连接；SCADA系统数据接口 2输入端和风电综合管理系统数据接口 3输入端分别连接风电场单个风机。EMS系统数据接口 1、SCADA系统数据接口 2和风电综合管理系统数据接口 3连入同一风电场。风电综合管理系统数据接口 3和SCADA系统数据接口 2接收数据并实时更新。多元回归模块7采用多元回归计算器。
[0026]所述EMS系统数据接口 I，用于获取风电厂的发电总功率；所述SCADA系统数据接口 2，用于获取风电场单个风机的发电功率；所述风电综合管理系统数据接口 3，用于管理风机信息，所述信息包括风机编号、风机位置和SCADA系统数据接口 2获取的单个风机功率值；所述调度指令解析模块4，用于筛除受调度指令影响和故障检修影响的风机；所述数据质量控制模块5，用于分析筛选EMS系统数据接口 I和SCADA系统数据接口 2的功率值，筛除过高或过低等不合理值；所述数据库模块6，用于合成并存储风机历史数据矩阵；所述多元回归模块7，用于筛选样本机并计算风机理论出力功率；所述弃风功率计算模块8，用于获得弃风功率。
[0027]本实用新型还提供了基于风电场样本机功率的弃风功率评估方法，具体包括下述步骤:
[0028]DSCADA系统数据接口 2和风电综合管理系统数据接口 3分别采集所述风电场的发电总功率值和单个风机的发电功率值，并对风电场风机实测功率进行整编，筛除受调度指令影响、风机故障检修影响的数据，根据风机台数、整编后的风机历史功率样本数量形成风机历史功率数据矩阵并存入数据库。
[0029]风电综合管理系统数据接口 3，并网前，获得风机的基本信息主要包括:风机编号、位置；并网后，可获得SCADA系统数据接口 2获得的风机发电功率。装置具备分析结果(含风机编号、弃风功率数据等)的E文本编辑功能，风电综合管理系统数据接口 3支持电力系统电能量累计量传输配套标准(102规约)。
[0030]2)调度指令解析模块4筛选风电综合管理系统数据接口 3的风机信息，数据质量控制模块5筛选所述发电总功率值和发电功率值。
[0031]其中，调度指令解析模块4筛选的规则如下:
[0032]有调度限电指令发布，且限电值不为O (O表示不限电);风电场对应时段的实测功率介于限电指令要求值的80%-120%，未严格执行调度指令时不视为出力受控；由样本风机还原的理论功率值大于等于对应时段的实测功率。通过接入调度指令历史数据，借助上述规则划分受控时段和非受控时段。
[0033]数据质量控制模块5筛选的规则如下:
[0034]功率、电量数据小于O的情况,赋值为O ;样本机小时电量小于或等于风电场最大小时电量与样本机装机占比的积，超过阈值的数据以阈值进行赋值；实测功率小于或等于装机容量，超过阈值的数据以阈值进行赋值；缺值插补，但在缺值时段的持续时间超过30min的情况下装置不进行后续计算。
[0035]3)以数据库中的风机历史功率数据矩阵为输入，利用多元线性回归模块，进行风电场样本风机筛选，并将样本风机编号通过风电综合管理系统数据接口 3反馈给电网调度机构，由电网调度机构督促风电场加强样本机的管理和维护，降低样本机的故障频次，保证样本机在有调度指令下发情况的自然状态运行。
[0036]其中，多元线性回归模块的工作原理为:[0037]首先应用风机历史功率数据的线性相关系数矩阵，依据风机间实测功率的相关性对风电场进行区划，建立各个风机群组。
[0038]假设非受控条件风电场各组实测功率y与该风电场各台风机实测功率X1, X2,…，Xk之间服从如下关系:
[0039]y = h0+hlxl+h2x2+...+bkxk+u(I)
[0040]对因变量y及解释变量Xl，X2,…，Xk累计一定量的实际测量结果后，所得到η组观测样本(yt，xlt, x2t,…，xkt) (t=l,2,...,η)将满足如下关系:
[0041]yt = b0+b1xlt+b2x2t+—+bkxkt+ut(2)
[0042]通过解释变量的缩减确定样本机编号，并对回归模型统计检验采用F检验方法确定各群组的多元(含一元)回归模型，并将该模型保存为参数文件。
[0043]如:某风电场共有风机5台，其中I号风机与风电场总出力线性相关性最强，且满足一元线性回归方程y=ax+b，其中y为t时刻风电场功率，x为t时刻I号风机出力。SP，仅对I号风机进行观察，能够实现全场风电出力的可靠估算。
[0044]4)弃风功率计算模块8调用风机群组回归模型，输入样本风机功率，并根据风电场风机群组区划情况，对弃风功率计算值进行合成，得到该受控时段的风电场理论输出功率；对比同时段受控条件下的风电场实测功率，得到风电场弃风功率评估值。
[0045]最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的【具体实施方式】进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置，其特征在于:所述装置包括分别与数据质量控制模块(5)输入端相连的EMS系统数据接口(I)和SCADA系统数据接口(2)；所述数据质量控制模块(5)输出端和所述调度指令解析模块(4)输出端分别与数据库模块(6)输入端相连；所述调度指令解析模块(4)输入端连接风电综合管理系统数据接口(3)；所述数据库模块(6)输出端连接多元回归模块(7)输入端，所述数据库模块(6)输出端和所述多元回归模块(7)输出端分别连接弃风功率计算模块(8)输入端。
2.如权利要求1所述的一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置，其特征在于:所述EMS系统数据接口(I)输入端与风电场升压站监控系统或远动装置连接；所述SCADA系统数据接口(2)输入端和所述风电综合管理系统数据接口(3)输入端分别连接风电场单个风机。
3.如权利要求1所述的一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置，其特征在于:所述EMS系统数据接口(I)、所述SCADA系统数据接口(2)和所述风电综合管理系统数据接口(3)连入同一风电场。
4.如权利要求1所述的一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置，其特征在于:所述风电综合管理系统数据接口(3)和SCADA系统数据接口的数据实时更新。
5.如权利要求1所述的一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置，其特征在于:所述多元回归模块(7)采用多元回归计算器。
6.如权利要求1所述的一种基于风电场样本机功率的弃风功率评估装置，其特征在于:所述风电综合管理系统数据接口(3)输入端通过网络接口连接所述SCADA系统数据接口 (2)输出端。
【文档编号】G06Q50/06GK203573360SQ201320402073
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】崔方, 马新, 赵宇民, 张晓天, 李智明, 丁杰, 周海, 曹潇, 谭志萍, 程序, 王知嘉, 丁宇宇 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院