[发明专利]一种基于置信等效功率曲线带的风电建模及性能评估方法

说明书

本发明涉及风电数据处理领域，具体涉及一种基于置信等效功率曲线带的风电建模及性能评估方法，包括：对异常数据样本进行初筛剔除；将风速分为三个区域，采用核密度估计法统计每个区域内风速、功率概率分布情况，得到每个区域的Copula函数；采用最大似然估计法得到对应区域的置信等效功率边界模型；采用分段三次Hermite插值法重构缺失数据，完成原始数据样本的清洗；将置信度带宽比的均值作为模型性能评价指标，采用d折交叉验证的方法对不同区域上下边界模型进行验证，当指标基本稳定在某一定值时，确立不同区域的上下边界模型；采用滚动时间窗方法更新数据，以置信度带宽比的偏离度作为触发条件，超出一定阈值时进行上下边界模型更新。

技术领域

本发明涉及风电数据处理领域，具体涉及一种基于置信等效功率曲线带的风电建模及性能评估方法。

背景技术

风电并网装机容量快速发展，规模化风电难以消纳，风资源的间歇性和随机性特点引起弃风限电现象严重。此外，风电数据采集、传输及存储过程中难免出现误差，包含大量异常数据会使其概率分布失真，难以正确表征风机真实运行特性，将严重影响到基于风机运行数据的相关应用研究的准确性和可靠性。

因此，有必要通过技术手段预处理风机数据，采用一种科学、合理、严谨的方法对风电功率数据中异常数据进行识别剔除，提高风机数据质量；对于基于数据的风电场理论功率恢复等应用研究，其精度及可靠性将会显著改善；对合理评价风电场/群运行的安全性和经济性、科学衡量风电消纳情况等具有重大理论和应用指导意义。而目前尚没有合适的基于置信等效功率曲线带的风机数据清洗模型建立及其性能评估方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于置信等效功率曲线带的风电建模及性能评估方法，包括：

步骤1：根据风机运行机理将风机运行分为五个不同的阶段，包括切入阶段、最大风能跟踪阶段、过渡阶段、额定功率阶段和切出阶段，基于风机阶段运行参量统计特征，对不同阶段的异常数据样本进行初筛剔除；

步骤2：根据风机运行阶段，将风速分为三个区域，记为区域I、П、Ш，结合步骤1进行异常数据初筛后得到的数据，采用核密度估计法统计每个区域内风速、功率概率分布情况，得到风速-功率的联合概率分布模型，分析其联合分布特性，得到每个区域对应的Copula函数；

步骤3：结合步骤2所得到的每个区域对应的Copula函数，采用半参数法，确定风速-功率联合概率分布函数，给定风速累积概率分布取值，得到功率累积概率分布取值的条件概率分布函数，建立每个区域的理论等效功率曲线的置信水平，采用最大似然估计法求出风速、功率的累积概率分布函数，进而得到对应区域的置信等效功率边界模型；

步骤4：基于步骤3得到的风速-功率数据上下边界模型对原始数据样本进行数据剔除，然后，采用分段三次Hermite插值法重构缺失数据；

步骤5：采用置信度带宽比作为数据清洗质量指标，对区域I、П、Ш，分别采用核密度估计法统计并对比其数据清洗前后的概率分布特性；

步骤6：采用3折交叉验证的方法分别对区域I、П、Ш的上下边界模型进行验证，将3折验证过程获取的置信度带宽比的均值作为模型性能评价指标，当指标稳定在某一定值附近时，确立区域I、П、Ш的上下边界模型；

步骤7：采用滚动时间窗方法更新数据，并计算区域I、П、Ш时间窗间隔对应的置信度带宽比，以置信度带宽比的偏离度作为触发条件，超出一定阈值时进行区域I、П、Ш上下边界模型更新，重复步骤1-7。

所述步骤1具体包括：风机的运行过程包括五个阶段，分别是：

切入阶段：0≤VV_{cut_in}，P＝0；

最大风能跟踪阶段：

过渡阶段：