[发明专利]一种基于级联风机的超短期风速动态预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风速预测技术，特别涉及一种基于级联风机的超短期风速动态预测方法。

背景技术

随着全球能源危机的出现，世界各国均对可再生资源引起的浓烈的兴趣，风能以其清洁、廉价、开发潜力大等优势已普遍得以应用，其比例也在逐年飞速增长。然而风力发电也存在着不足。风的不确定性使得风速及风功率的预测变的复杂，预测误差大、精度低。目前，国内外大多集中于对风速的短期预测研究，对超短期预测乃至动态预测研究甚少。

风速的超短期预测通常指30min以内的预测，同时都基于静态预测，即将历史风速及相关条件作为输入，对未来一段时间的风速进行预测，而数据的采集间隔大，序列的实时性及连续性受到约束。此外，对于单台风机的预测数据来源只取决于该风机所测的风速输入。虽然，在测量精度提高、计算机处理速度提高的基础上，选择恰当的方法会对风速的预测有一定的提高，但是每种预测算法都有其自身的缺陷，使得随机误差的概率分布不平均，并且最大误差可能会很大，预测的稳定性无法保证，因此预测精度并没有从根本上得到提高。

由常识可知，风速是有大小的，风向是有角度的，风电场所测的风速通常以m/s为单位。经实际考察发现，风从一个地点传播到另外一个地点需要一定的时间，风机在风速和风向角变化时，叶片的变化也需要一定的时间，实际中，往往是在风机测量到当前风能信号以后，风机才做出相应的动作，这之间存在时间滞后的关系。由风能公式（1）可知，风速的变化与风能变化呈三次方的关系，因此，在滞后的这一时间内，对风能的吸收不够充分 ，

  （1）

因此，为了充分利用风机之间能量传递的时间，使前一台风机的风信号超前传递到风机，让风机提前做出相应的动作，不仅能够充分的利用风能，还能在风速处于切出风速及切入风速边缘时，让其提前动作，增加了一条风机的保养途径。

发明内容

本发明是针对现今风速预测的精度并没有从根本上得到提高的问题，提出了一种基于级联风机的超短期风速动态预测方法，充分利用风机与风机之间的能量传递关系，建立级联风机系统，实现超短期风速的动态预测。

本发明的技术方案为：一种基于级联风机的超短期风速动态预测方法，具体包括如下步骤：

1）级联风机建立风电场，测量相邻两台风机的距离为H，采集前台风机在瞬时的风速为，瞬时风向角为，后台风机在瞬时的风速为，瞬时风向角为，前台风机传播到后台风机的时间为，i为动态采集时刻 ，则计算公式如下：

； 

2）在步骤1）求得风速传递时间差后，实际后台风机风速输入为，求两台风机的风速衰减率，根据风速衰减率公式求得风速衰减率，风速衰减率公式如下：

，

得到风速衰减率序列数据，在测得前台风速，预测相应前台风速到后台风速的衰减率，可折算得到后台风速；

3）在步骤1）求得风速传递时间差后，实际后台风机风向角输入为，求两台风机的风向衰减率dg(i), 根据风向衰减率公式求得风向衰减率，风向衰减率公式如下：

，

得到风向衰减率序列数据，在测得前台风向，预测相应前台风向到后台风向的衰减率，可折算得到后台风向。

本发明的有益效果在于：本发明基于级联风机的超短期风速动态预测方法，实现超短期风速的动态预测，为风能能得以普遍应用提供了技术基础。

附图说明

图1为本发明基于级联风机的超短期风速动态预测方法中级联风机的风电场模型示意图；

图2为本发明基于级联风机的超短期风速动态预测方法中级联预测系统框图。

具体实施方式

风速在大于切出风速时，风机将会停转，而切出风速一般在25m/s左右。对于实际的风电场，两台风机之间的距离通常为几百米，实际调研的几个电厂中，最小距离为500m。在风能从一台风机传递到另一台风及时存在一定的时间差，而在这一时间段，信号处理设备可以充分的将该数据处理，作为前馈信号并传达至下一台风机，以作为该时间段后风机的参考数据。由于风机需要吸收风能，大地的摩擦也会对风速的传播造成一定的阻碍，因此，在传播过程中，必须要考虑风能的衰减。

图1为含两台风机的风电场模型示意图，分别记为No.1和No.2，前后间距为500m。对于目实际中所使用的风机，其切入风速一般在3m/s左右，而切出风速一般在25m/s左右，因此，在与范围内，理想状况下，两台风机之间的风能传递至少需要20s。