風(fēng)電功率棄風(fēng)數(shù)據(jù)特征識別的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，是一種風(fēng)電功率棄風(fēng)數(shù)據(jù)特征識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電是可再生能源領(lǐng)域中，除水能以外，技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一。風(fēng)電場建模的典型問題是構(gòu)建反映風(fēng)電場風(fēng)速與其輸出功率之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。其中有的文獻(xiàn)通過提出表征風(fēng)電機(jī)組整體風(fēng)能利用系數(shù)和等效風(fēng)速對曲線進(jìn)行建模。其中等效風(fēng)速的選取則需要對大量風(fēng)速功率數(shù)據(jù)進(jìn)行探究。有的文獻(xiàn)用基于聚類中心的模糊邏輯方法對功率曲線進(jìn)行了建模，所用到的聚類方法則需對數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。有的文獻(xiàn)分析了常用的建模方法如:比恩法，最大概率法和最大值法的基礎(chǔ)上又提出了一種新的方法:基于數(shù)學(xué)期望的最大似然估計(jì)法。而棄風(fēng)數(shù)據(jù)的存在會對風(fēng)電機(jī)組的出力分析、狀態(tài)監(jiān)測和控制產(chǎn)生影響，從而影響等值模型和風(fēng)電功率預(yù)測模型建立的準(zhǔn)確性，因此對棄風(fēng)數(shù)據(jù)的剔除顯得尤為重要。本發(fā)明在分析以上文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過分析標(biāo)準(zhǔn)功率曲線附件歷史數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，創(chuàng)造性的給出了粘滯區(qū)間的定義，以此來剔除棄風(fēng)數(shù)據(jù)，并通過概率密度擬合來驗(yàn)證了此方法的有效性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組的棄風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，保證實(shí)際風(fēng)速功率曲線建立精度的風(fēng)電功率棄風(fēng)數(shù)據(jù)特征識別方法。
[0004]本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種風(fēng)電功率棄風(fēng)數(shù)據(jù)特征識別方法，其特征在于，它包括以下步驟:
[0005]I)數(shù)據(jù)采集
[0006]采集風(fēng)電場的整場風(fēng)電機(jī)組，每單臺機(jī)組的額定功率、切入風(fēng)速、額定風(fēng)速及切出風(fēng)速的數(shù)據(jù)，且實(shí)際查證某風(fēng)機(jī)在某月份全月無棄風(fēng)，其功率波動只由風(fēng)速波動及其風(fēng)電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)換決定為前提條件；
[0007]2)傳變誤差的定義
[0008]傳變誤差(DP)指的是實(shí)際風(fēng)速所對應(yīng)的實(shí)際功率減去同等風(fēng)速下在標(biāo)準(zhǔn)功率曲線下的功率，
[0009]DP = P(i)-f (s(i)) (I)
[0010]其中s(i)為第i時刻的風(fēng)速，P(i)為第i時刻的實(shí)際風(fēng)電功率，f(s(i))為基于此時刻的風(fēng)速利用標(biāo)準(zhǔn)功率曲線得到的傳變功率；
[0011]3)3 O 準(zhǔn)則
[0012]在正態(tài)分布中σ代表標(biāo)準(zhǔn)差，μ代表均值，X = μ即為圖像的對稱軸，3σ準(zhǔn)則即為數(shù)值分布在(μ - σ，μ + σ )的概率為0.6526 ;分布在(μ _2 σ，μ+2 σ )的概率為0.9544 ;分布在(μ -3 σ，μ +3 σ )的概率為 0.9974 ；
[0013]4)概率紙
[0014]概率紙是一類依特定的概率分布而制作的坐標(biāo)紙，對于每個連續(xù)的分布函數(shù)，都設(shè)計(jì)一種坐標(biāo)紙，使該分布函數(shù)在其上的圖形呈一條直線，利用概率紙，根據(jù)樣本對總體分布的類型進(jìn)行檢驗(yàn)，對分布參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，以及進(jìn)行其他簡便快速的統(tǒng)計(jì)推斷，確實(shí)服從正態(tài)分布；
[0015]5)粘滯區(qū)間
[0016]對于某一風(fēng)速時間序列，其風(fēng)速的最大值的整數(shù)部分加I為max，風(fēng)速最小值的整數(shù)部分為min，將此序列的風(fēng)速范圍min，max進(jìn)行區(qū)間劃分，各區(qū)間長度為lm/s: [min,min+1)，...，[max-1, max)，將各風(fēng)速功率樣本點(diǎn)按各風(fēng)速區(qū)間的范圍進(jìn)行歸段；
[0017]各區(qū)間粘滯區(qū)間的求取步驟:
[0018](I)求出該區(qū)間段內(nèi)所含所有樣本點(diǎn)的DP ;
[0019](2)用正態(tài)分布對該段內(nèi)的DP進(jìn)行概論密度擬合，并用KS和正態(tài)分布概率紙來進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)；
[0020](3)求出該擬合下的μ，σ ;
[0021]用3σ準(zhǔn)則定義粘度區(qū)間[μ_3σ，μ +3 σ ]，令L= μ _3 σ ,R= μ +3 σ，定義區(qū)間[L, R]為該段的粘滯區(qū)間，判斷是否棄風(fēng)的指標(biāo)，當(dāng)超長時間連續(xù)性樣本點(diǎn)的功率所對應(yīng)的DP不在此區(qū)間[L，R]內(nèi)，就定義該點(diǎn)為棄風(fēng)。
[0022]本發(fā)明的風(fēng)電功率棄風(fēng)數(shù)據(jù)特征識別方法具有科學(xué)合理，適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組的棄風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了剔除，保證實(shí)際風(fēng)速功率曲線建立精度。
【附圖說明】
[0023]圖1為某風(fēng)機(jī)存在兩類棄風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)速功率散點(diǎn)示意圖；
[0024]圖2為某風(fēng)機(jī)剔除前的風(fēng)速功率散點(diǎn)示意圖；
[0025]圖3為某風(fēng)機(jī)剔除后的風(fēng)速功率散點(diǎn)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面利用附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的風(fēng)電功率棄風(fēng)數(shù)據(jù)特征識別方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]參照圖1-圖3，本發(fā)明的風(fēng)電功率棄風(fēng)數(shù)據(jù)特征識別方法，包括以下步驟:
[0028]I)數(shù)據(jù)采集
[0029]以東北某風(fēng)電場F為例，整場177臺風(fēng)電機(jī)組，單臺機(jī)組額定功率為1500KW，切入風(fēng)速為3m/s，額定風(fēng)速為10.5m/s，切出風(fēng)速為25m/s，經(jīng)實(shí)際查證，其中某風(fēng)機(jī)T在8月份全月無棄風(fēng)，其功率波動只由風(fēng)速波動及其風(fēng)電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)換決定；
[0030]2)傳變誤差的定義
[0031]傳變誤差(DP)指的是實(shí)際風(fēng)速所對應(yīng)的實(shí)際功率減去同等風(fēng)速下在標(biāo)準(zhǔn)功率曲線下的功率，
[0032]DP = P(i)-f (s(i)) (I)
[0033]其中s(i)為第i時刻的風(fēng)速，P(i)為第i時刻的實(shí)際風(fēng)電功率，f(s(i))為基于此時刻的風(fēng)速利用標(biāo)準(zhǔn)功率曲線得到的傳變功率；
[0034]3)3 σ 準(zhǔn)則
[0035]在正態(tài)分布中σ代表標(biāo)準(zhǔn)差，μ代表均值，X = μ即為圖像的對稱軸。3σ準(zhǔn)則即為數(shù)值分布在(μ - σ，μ + σ )的概率為0.6526 ;分布在(μ _2 σ，μ+2 σ )的概率為0.9544 ;分布在(μ -3 σ，μ +3 σ )的概率為 0.9974 ；
[0036]4)概率紙
[0037]概率紙是一類依特定的概率分布而制作的坐標(biāo)紙，對于每個連續(xù)的分布函數(shù)，都設(shè)計(jì)一種坐標(biāo)紙，使該分布函數(shù)在其上的圖形呈一條直線，利用概率紙，根據(jù)樣本對總體分布的類型進(jìn)行檢驗(yàn)，對分布參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，以及進(jìn)行其他簡便快速的統(tǒng)計(jì)推斷，例如，對于某一時間序列，若要檢驗(yàn)其是否服從正態(tài)分布，可以畫出其正態(tài)分布概率紙，然后檢驗(yàn)散點(diǎn)是否滿足分布在直線邊緣，并大體呈一條直線，若滿足則此時間序列檢驗(yàn)合格，確實(shí)服從正態(tài)分布；
[0038]5)粘滯區(qū)間
[0039]對于某一風(fēng)速時間序列，其風(fēng)速的最大值的整數(shù)部分加I為max，風(fēng)速最小值的整數(shù)部分為min，將此序列的風(fēng)速范圍min，max進(jìn)行區(qū)間劃分，各區(qū)間長度為lm/s: [min,min+1)，...，[max-1, max)，將各風(fēng)速功率樣本點(diǎn)按各風(fēng)速區(qū)間的范圍進(jìn)行歸段。
[0040]各區(qū)間粘滯區(qū)間的求取步驟:
[0041](I)求出該區(qū)間段內(nèi)所含所有樣本點(diǎn)的DP ;
[0042](2)用正態(tài)分布對該段內(nèi)的DP進(jìn)行概論密度擬合，并用KS和正態(tài)分布概率紙來進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)；
[0043](3)求出該擬合下的μ，σ ;
[0044]用3σ準(zhǔn)則定義粘度區(qū)間[μ-3σ，μ+3σ]，令L = μ -3 σ , R = μ +3 σ，定義區(qū)間[L，R]為該段的粘滯區(qū)間(判斷是否棄風(fēng)的指標(biāo))，當(dāng)超長時間連續(xù)性樣本點(diǎn)的功率所對應(yīng)的DP不在此區(qū)間[L，R]內(nèi)，就定義該點(diǎn)為棄風(fēng)。
[0045]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】并非窮舉，本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動的簡單復(fù)制和改進(jìn)，應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)電功率棄風(fēng)數(shù)據(jù)特征識別方法，其特征在于，它包括以下步驟: 1)數(shù)據(jù)采集 采集風(fēng)電場的整場風(fēng)電機(jī)組，每單臺機(jī)組的額定功率、切入風(fēng)速、額定風(fēng)速及切出風(fēng)速的數(shù)據(jù)，且實(shí)際查證某風(fēng)機(jī)在某月份全月無棄風(fēng)，其功率波動只由風(fēng)速波動及其風(fēng)電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)換決定為前提條件； 2)傳變誤差的定義 傳變誤差(DP)指的是實(shí)際風(fēng)速所對應(yīng)的實(shí)際功率減去同等風(fēng)速下在標(biāo)準(zhǔn)功率曲線下的功率， DP = P(i)-f(s(i))(I) 其中s(i)為第i時刻的風(fēng)速，P (i)為第i時刻的實(shí)際風(fēng)電功率，f(s(i))為基于此時刻的風(fēng)速利用標(biāo)準(zhǔn)功率曲線得到的傳變功率； 3)3 σ準(zhǔn)則 在正態(tài)分布中σ代表標(biāo)準(zhǔn)差，μ代表均值，X= μ即為圖像的對稱軸，3 σ準(zhǔn)則即為數(shù)值分布在(μ - σ，μ + σ )的概率為0.6526 ;分布在(μ -2 O，μ +2 σ )的概率為0.9544 ；分布在(μ -3 σ，μ +3 σ )的概率為0.9974 ； 4)概率紙 概率紙是一類依特定的概率分布而制作的坐標(biāo)紙，對于每個連續(xù)的分布函數(shù)，都設(shè)計(jì)一種坐標(biāo)紙，使該分布函數(shù)在其上的圖形呈一條直線，利用概率紙，根據(jù)樣本對總體分布的類型進(jìn)行檢驗(yàn)，對分布參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，以及進(jìn)行其他簡便快速的統(tǒng)計(jì)推斷，確實(shí)服從正態(tài)分布； 5)粘滯區(qū)間 對于某一風(fēng)速時間序列，其風(fēng)速的最大值的整數(shù)部分加I為max，風(fēng)速最小值的整數(shù)部分為min，將此序列的風(fēng)速范圍min，max進(jìn)行區(qū)間劃分，各區(qū)間長度為lm/s: [min,min+1)，...，[max-1, max)，將各風(fēng)速功率樣本點(diǎn)按各風(fēng)速區(qū)間的范圍進(jìn)行歸段； 各區(qū)間粘滯區(qū)間的求取步驟: (1)求出該區(qū)間段內(nèi)所含所有樣本點(diǎn)的DP； (2)用正態(tài)分布對該段內(nèi)的DP進(jìn)行概論密度擬合，并用KS和正態(tài)分布概率紙來進(jìn)行正 態(tài)分布檢驗(yàn)； (3)求出該擬合下的μ，σ; 用3 σ準(zhǔn)則定義粘度區(qū)間[μ -3 σ，μ +3 σ ]，令L = μ _3 σ，R = μ +3 σ，定義區(qū)間[L, R]為該段的粘滯區(qū)間，判斷是否棄風(fēng)的指標(biāo)，當(dāng)超長時間連續(xù)性樣本點(diǎn)的功率所對應(yīng)的DP不在此區(qū)間[L，R]內(nèi)，就定義該點(diǎn)為棄風(fēng)。
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于風(fēng)電功率棄風(fēng)數(shù)據(jù)特征的識別方法，其特點(diǎn)是：針對風(fēng)速功率數(shù)據(jù)，通過散點(diǎn)圖判別其存在棄風(fēng)數(shù)據(jù)，然后通過粘滯區(qū)間方法剔除其棄風(fēng)點(diǎn)，剩余風(fēng)速數(shù)據(jù)即為風(fēng)電機(jī)組正常出力數(shù)據(jù)，粘滯區(qū)間的建立如下：根據(jù)無棄風(fēng)風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)速功率畫出其散點(diǎn)圖；以區(qū)間間隔1m/s劃分風(fēng)速區(qū)間；求出每個區(qū)間風(fēng)速所對應(yīng)的功率和此風(fēng)速從標(biāo)準(zhǔn)功率曲線上得到的功率差(DP)；用正態(tài)分布對功率差(DP)進(jìn)行擬合，得到其參數(shù)μ,σ；根據(jù)3σ準(zhǔn)則定義粘滯區(qū)間[L,R]，其中L＝μ-3σ,R＝μ+3σ，可根據(jù)其剔除風(fēng)機(jī)的棄風(fēng)數(shù)據(jù)。具有科學(xué)合理，適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組的棄風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，保證實(shí)際風(fēng)速功率曲線建立的精度。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105224733
【申請?zhí)枴緾N201510599490
【發(fā)明人】楊茂, 江博
【申請人】東北電力大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月19日