[发明专利]一种风电场虚拟测风塔构建方法

摘要

本发明公开了一种风电场虚拟测风塔构建方法，它包括：1采集风电场n台风机的基础数据和历史数据；2采集风电场n台风机实时数据；3根据风电场n台风机的历史数据和实时数据信息，模拟计算第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的风速和风向；4计算第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的温度Tsrtξ；5、计算第ξ个时刻风电场空气密度、湿度和气压；6根据计算得到的数据，形成风电场第ξ时刻的虚拟测风塔数据；解决了由于高原山区的特殊地理位置和气象特征下，几个测风塔或风机测风仪数据无法全面代表复杂地形的整个风电场，以及覆冰等灾害频发造成测风塔倒塌、测风仪器损坏或短时间工作失灵造成测风塔数据质量差风电场的风电功率预测精度较低等问题。

主权项

1.一种风电场虚拟测风塔构建方法，它包括：步骤1、采集风电场n台风机的基础数据和历史数据；步骤2、采集风电场n台风机实时数据，实时数据包括风电场所在区域内所有风机的风机测风仪测得风速数据Wssrt和风向数据Wdsrt、所有风机的风机温度传感器测得温度数据Tsrt、所有风机的实时出力数据Pwtrt、整个风电场的实时出力数据Pwfrt；步骤3、根据风电场n台风机的历史数据和实时数据信息，模拟计算第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的风速Wssrtξ和风向Wdsrtξ；步骤3所述根据风电场n台风机的历史数据和实时数据信息，模拟计算第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的风速Wssrtξ和风向Wdsrtξ的方法包括：步骤3.1、利用风电场所有风电机组的历史风速风向数据，以及整个风电场的历史出力数据，建立所有风电机组风速风向‑风电场风电功率数据样本库；步骤3.2、建立所有风电机组风速风向‑风电场风电功率模型；步骤3.3、将3.1建立的所有风电机组风速风向‑风电场风电功率数据样本库作为训练集，对风电机组风速风向‑风电场风电功率模型进行训练，确定模型中n台风电机组的风速风向数据的权值；其中，第i台风机的风速风向数据的权值为Wqzi，则有Wqz1+Wqz2+...Wqzi+...+Wqzn＝1；且有1≤i≤n；步骤3.4、计算第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的风速Wssrtξ和风向Wdsrtξ第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的风速Wssrtξ的计算公式为：第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的风向Wdsrtξ的表达式为：步骤4、根据风电场n台风机的历史数据和实时数据信息，模拟计算第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的温度Tsrtξ；步骤4所述的根据风电场n台风机的历史数据和实时数据信息，模拟计算第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的温度Tsrtξ的计算方法包括：步骤4.1、利用风电场所有风电机组的历史温度数据，以及所有风机的历史出力数据和整个风电场的历史出力数据，建立所有风电机组温度‑风电场风电功率数据样本库；步骤4.2、建立所有风电机组温度‑风电场风电功率模型；步骤4.3、将4.1建立的所有风电机组温度‑风电场风电功率数据样本库作为训练集，对风电机组温度‑风电场风电功率模型进行训练，确定模型中所有风电机组的温度数据的权值；其中，第i台风机的温度数据的权值记做Tqzi，则有Tqz1+Tqz2+...Tqzi+...+Tqzn＝1；且有1≤i≤n；步骤4.4、模拟计算第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的温度Tsrtξ第ξ个时刻整个风电场轮毂高度的温度Tsrtξ的表达式为：步骤5、根据步骤3、4的计算结果，计算第ξ个时刻风电场空气密度、湿度和气压；步骤5所述根据步骤3、4的计算结果，计算第ξ个时刻风电场空气密度、湿度和气压的计算方法包括：步骤5.1、根据风电场第ξ个时刻的输出功率Pwfrtξ与风速Wssrtξ，计算第ξ个时刻的空气密度ρsrtξ第ξ个时刻的空气密度ρsrtξ的计算表达式为：其中F为风轮叶片旋转一周的扫掠面积；步骤5.2、根据大气压力和空气密度计算公式，以及空气湿度公式，计算得到湿度和气压第ξ个时刻的气压presrtξ的计算表达式为：presrtξ＝ρsrtξ×(273.15+Tsrtξ)×R式中，R为气体常数，其值为287；第ξ个时刻的湿度Hsrtξ的计算表达式为：步骤6、汇总步骤3、4、5计算得到的数据，形成风电场第ξ时刻的虚拟测风塔数据。