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2024-07-05 17:12:01
一种基于风力发电机组函数型功率曲线的风速传递函模型及其参数确定方法与流程
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1.本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种基于风力发电机组函数型功率曲线的风速传递函模型及其参数确定方法。
2.风力发电场由风电机组、支撑机组的塔架、输电线路、升压站等组成，其中，风电机组是重要的组成部分，其运行性能的好坏关系到整个风力发电场是否能够安全经济运行。相关技术中，如授权公告号cn111369390b存在一种“风力发电机组孪生功率曲线模型的应用方法和系统”，公开了一种如何构建“风电机组函数型功率曲线”的方法，并基于函数型功率曲线，对各个风电机组进行性能评估。
3.但是，上述风电机组性能评估过程存在弊端，各风电机组制造商一般都在scada系统使用各自的风速传递函数对风速仪实时测的风速数据传递风电机组轮毂前风速，制造商的风速传递函数各不相同且不对外公开，而我国90%的风电场scada系统的风电机组轮毂前风速与风电机组轮毂前实际风速存在不同程度的偏差。由于这种原因使得对风电机组性能评估结果的科学性、准确性和客观性降低，也很难得到行业认可。
4.鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种基于风力发电机组函数型功率曲线的风速传递函模型及其参数确定方法，提出一种简单明了的风电机组风速传递函数模型以及风速传递函数中参数的计算方法，能够简单的将任何型号的风电机组的风速仪采集风速传递为更接近实际值的轮毂前实际风速，也可以对制造商传递的存在偏差的轮毂前风速再次传递为更接近实际值的轮毂前实际风速，从而提高风电机组性能监控和评估的科学性、客观性和准确性。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：本技术的实施例提供一种基于风力发电机组函数型功率曲线的风速传递函模型及其参数确定方法：假设某风电场同一种型号机组至少有一台机组为合格产品，则其轮毂前实际风速应该等于理论风速，将一台合格机组确定为样板机组。所述样板机组风速传递函数为：；其中，v表示所述采集风速，k表示斜率参数，b表示截距参数，v表示对基于采集风速v传递后的实际风速；风速传递函数参数（k、b）的值确定方法包括以下步骤：s1，采集某风电场同一型号风电机组中样板机组某时段机舱风速仪风速（采集风速）和发电机功率（采集功率）2维数组：
其中，v表示采集风速，p表示采集功率，n表示风率集合中数组的个数，vi表示集合中第i个数组中采集风速， pi表示集合中第i个数组中采集功率。
6.s2，使用函数型功率曲线计算采集功率对应的理论风速，其一般表达式：其中，p表示功率，v表示风速，x表示二次项系数，y表示一次项系数，z表示常数项；将所述样板机组采集风速和对应的理论风速建立2维数组：其中，v可以通过函数型功率曲线计算得到：令p等于集合:中的pi,解方程得到vi；用vi替代所述运行数据集合中的pi,得到所述数组：其中，v表示所述采集风速，v表示所述对应于v的理论风速，n表示数组的个数，vi表示第i个数组中采集风速，对应于vi表示第i个数组中对应于vi理论风速；s3，根据所述样板机组采集风速和对应的理论风速建立的2维数组，计算传递函数中的参数（k、b）的值，得到风速传递函数：其中，v表示所述采集风速，k表示斜率参数，b表示截距参数，v表示所述对应于v的轮毂前实际风速；将样板机的风速传递函数应用于所述风电场同一型号机组，把风电场各机组的机舱风速仪风速（采集风速）传递为风电机组轮毂前实际风速，实现对全场各风电机组的性能监控和评估，以提高风电机组设备管理的科学性、客观性和准确性。
7.与现有技术相比，本技术的实施例的有益效果在于：本实施例提供一种基于风力发电机组函数型功率曲线的风速传递函模型及其参数确定方法，能够简单的将任何型号的风电机组的风速仪采集风速传递为更接近实际值的轮毂前实际风速，也可以对各制造商传递的存在偏差的轮毂前风速再次传递为更接近实际值的轮毂前实际风速，从而提高风电机组性能监控和评估的科学性、客观性和准确性。为风电行业提供了一种公平公正、简单实用的风电机组风速传递函数，也为风电机组运营商与制造商因为对轮毂前风速准确性问题意见不同造成的经济纠纷，提供了一个公平公正、简单实用的第三方解决方案。
9.图1为本发明实施例提供的风电机组风速传递函数参数（k、b）值的确定方法示意性流程图；
10.以下结合附图对本发明的实施例进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
11.应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视
13.包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
14.通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本技术的这些和其它特性将会变得显而易见。
15.还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本技术进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本技术的很多其它等效形式，它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
16.当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
17.此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
18.本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
19.首先，对应于授权公告号cn111369390b的中国专利文献(以下称“文献”)将本文中涉及的术语定义如下，但不作为的限定：本文中涉及实际功率曲线，可参考文献中的测量功率曲线；本文中的函数型功率曲线，可参考文献中的孪生功率曲线；本文中的其他术语，可参考文献中的相对应的术语。
21.本发明的实施例1：一种基于风力发电机组函数型功率曲线的风速传递函模型及其参数确定方法，如图1所示，风速传递函数参数（k、b）的值确定方法包括以下步骤：s1，采集某风电场同一型号风电机组中样板机组某时段机舱风速仪风速（采集风速）和发电机功率（采集功率）2维数组：其中，v表示采集风速，p表示采集功率，n表示风率集合中数组的个数，vi表示集合中第i个数组中采集风速， pi表示集合中第i个数组中采集功率。
22.s2，使用函数型功率曲线计算采集功率对应的理论风速，其一般表达式：其中，p表示功率，v表示风速，x表示二次项系数，y表示一次项系数，z表示常数项；将所述样板机组采集风速和对应的理论风速建立2维数组：其中，v可以通过函数型功率曲线计算得到：令p等于集合:
中的pi,解方程得到vi；用vi替代所述运行数据集合中的pi,得到所述数组：其中，v表示所述采集风速，v表示所述对应于v的理论风速，n表示数组的个数，vi表示第i个数组中采集风速，对应于vi表示第i个数组中对应于vi理论风速；s3，根据所述样板机组采集风速和对应的理论风速建立的2维数组，计算传递函数中的参数（k、b）的值，得到风速传递函数：其中，v表示所述采集风速，k表示斜率参数，b表示截距参数，v表示所述对应于v的轮毂前实际风速；在一种实施例中，利用所述2维数组：采用小二乘法计算风速传递函数（）中的参数（k、b）的值：其中参数：其中参数：其中，v表示所述采集风速，k表示斜率参数，b表示截距参数，v表示所述对应于v的轮毂前实际风速；在另一个实施例中，采用机器学习（贝叶斯）方法，确定风速传递函数（）中的参数（k、b）的值：通过重复调整参数（k、b）的值得到不同的所述2维数组：并结合所述2维数组：直到散点（vi,pi）集合与函数型功率曲线（）的重合度达到设定标准为止，则后一次调整的参数（k、b）的值即为所述样板机组风速传递函数参数（k、b）的值。
23.后，将样板机组的风速传递函数应用于所述风电场同一型号机组，把风电场各机组的机舱风速仪风速（采集风速）传递为风电机组轮毂前实际风速，实现对全场各风电机
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