動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算系統(tǒng)建立方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于風(fēng)電場【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算系統(tǒng)建立方法。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)提取模塊、風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、動(dòng)態(tài)坐標(biāo)預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)調(diào)用模塊構(gòu)成。由數(shù)據(jù)提取模塊采集風(fēng)電場數(shù)據(jù)，然后在風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊中按照來流風(fēng)向旋轉(zhuǎn)傳統(tǒng)大地平面坐標(biāo)系，并根據(jù)風(fēng)電場邊界位置平移風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)軸位置；動(dòng)態(tài)坐標(biāo)預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)著不同來流風(fēng)向下的各臺(tái)機(jī)組坐標(biāo)結(jié)果，供實(shí)時(shí)調(diào)用模塊提取相應(yīng)坐標(biāo)結(jié)果并傳送至風(fēng)電場功率預(yù)測或風(fēng)電場優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)中。本發(fā)明解決了風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)的計(jì)算和應(yīng)用問題，將機(jī)組位置和風(fēng)電場實(shí)時(shí)流動(dòng)情況有機(jī)聯(lián)系起來；且系統(tǒng)運(yùn)行高效、簡便，具有良好的工程應(yīng)用前景。
【專利說明】動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算系統(tǒng)建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)電場【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算系統(tǒng)建立方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大規(guī)模風(fēng)電場、大容量風(fēng)電機(jī)組日益成為當(dāng)今風(fēng)電開發(fā)的主流，風(fēng)電場流動(dòng)特性對風(fēng)電場整體出力、風(fēng)電機(jī)組壽命等方面的影響愈加顯現(xiàn)。例如:由于尾流效應(yīng)，來風(fēng)經(jīng)過上游風(fēng)電機(jī)組后，其速度和方向都有所改變，導(dǎo)致下游機(jī)組承受的載荷和出力隨之變化，最終影響全場出力。此外，隨著來流風(fēng)況的變化，尾流損失等風(fēng)電場流動(dòng)特性也各不相同。這種動(dòng)態(tài)的流動(dòng)特性給風(fēng)電場優(yōu)化運(yùn)行和調(diào)度、風(fēng)電場功率預(yù)測帶來挑戰(zhàn)。
[0003]風(fēng)電機(jī)組坐標(biāo)位置是建立風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度模型和風(fēng)電場功率預(yù)測模型的基本信息，目前均使用大地平面坐標(biāo)表示機(jī)組位置，但大地平面坐標(biāo)系缺少風(fēng)電場流動(dòng)特性的信息，即未考慮任何有關(guān)來流風(fēng)向、尾流損失、風(fēng)電機(jī)組相對位置、風(fēng)電場邊界的信息，由此建立的尾流模型無法保證實(shí)時(shí)性和全面性，不利于風(fēng)電場運(yùn)行和調(diào)度；另外，大地平面坐標(biāo)包含很多冗余信息，例如:風(fēng)電場雖然范圍很大，但在全球中具體的位置并不重要，且位數(shù)多不易查看。
[0004]為了使機(jī)組坐標(biāo)信息更能適應(yīng)風(fēng)電場運(yùn)行和預(yù)測的需求，需對大地平面坐標(biāo)系進(jìn)行改進(jìn)，去除冗余信息，增加風(fēng)電場動(dòng)態(tài)流動(dòng)特性信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算系統(tǒng)建立方法，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)提取模塊、風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)調(diào)用模塊構(gòu)成；其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0006]I)數(shù)據(jù)提取:數(shù)據(jù)提取模塊提取實(shí)時(shí)來流風(fēng)向數(shù)據(jù)信息、各臺(tái)機(jī)組原始坐標(biāo)位置及風(fēng)電場邊界信息；
[0007]2)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)計(jì)算:由風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)風(fēng)向數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)原始的大地平面坐標(biāo)系，使動(dòng)態(tài)風(fēng)向坐標(biāo)系縱軸與風(fēng)向一致；平移風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)軸至與風(fēng)電場邊界相切的位置；采集風(fēng)電機(jī)組原始坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置并轉(zhuǎn)換為風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)；
[0008]3)建立動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫:在步驟2)的基礎(chǔ)上，計(jì)算各來流風(fēng)況下的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)向坐標(biāo)位置，并將結(jié)果存入預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫中，使風(fēng)電機(jī)組坐標(biāo)信息中體現(xiàn)風(fēng)電場在不同風(fēng)況條件下的流動(dòng)特性；
[0009]4)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)用:由實(shí)時(shí)調(diào)用模塊根據(jù)實(shí)時(shí)觀測的來流風(fēng)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)坐標(biāo)結(jié)果并傳送，起到數(shù)據(jù)接口作用，然后根據(jù)具體情況，與獲取到的其他相應(yīng)數(shù)據(jù)一起用于風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度或功率預(yù)測。
[0010]所述步驟2)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)計(jì)算步驟:
[0011](I)風(fēng)電場各個(gè)機(jī)組受到其他機(jī)組的尾流、湍流影響很大，尤其在來流風(fēng)向上后一臺(tái)機(jī)組輸出功率的衰減可達(dá)20%，隨著來流風(fēng)向的不同，各位置點(diǎn)流動(dòng)情況不盡相同，根據(jù)來流風(fēng)向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，有機(jī)地將風(fēng)電場各點(diǎn)坐標(biāo)位置與風(fēng)場流動(dòng)信息聯(lián)系起來；將動(dòng)態(tài)風(fēng)向坐標(biāo)軸的縱軸旋轉(zhuǎn)到與來流風(fēng)向一致，則原始坐標(biāo)軸與風(fēng)向坐標(biāo)軸的夾角為a:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算系統(tǒng)建立方法，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)提取模塊、風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)調(diào)用模塊構(gòu)成；其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)數(shù)據(jù)提取:數(shù)據(jù)提取模塊提取實(shí)時(shí)來流風(fēng)向數(shù)據(jù)信息、各臺(tái)機(jī)組原始坐標(biāo)位置及風(fēng)電場邊界信息； 2)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)計(jì)算:由風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)風(fēng)向數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)原始的大地平面坐標(biāo)系，使動(dòng)態(tài)風(fēng)向坐標(biāo)系縱軸與風(fēng)向一致；平移風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)軸至與風(fēng)電場邊界相切的位置；采集風(fēng)電機(jī)組原始坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置并轉(zhuǎn)換為風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)； 3)建立動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫:在步驟2)的基礎(chǔ)上，計(jì)算各來流風(fēng)況下的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)向坐標(biāo)位置，并將結(jié)果存入預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫中，使風(fēng)電機(jī)組坐標(biāo)信息中體現(xiàn)風(fēng)電場在不同風(fēng)況條件下的流動(dòng)特性； 4)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)用:由實(shí)時(shí)調(diào)用模塊根據(jù)實(shí)時(shí)觀測的來流風(fēng)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)坐標(biāo)結(jié)果并傳送，起到數(shù)據(jù)接口作用，然后根據(jù)具體情況，與獲取到的其他相應(yīng)數(shù)據(jù)一起用于風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度或功率預(yù)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算系統(tǒng)建立方法，其特征在于，所述步驟2)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)計(jì)算步驟: (1)風(fēng)電場各個(gè)機(jī)組受到其他機(jī)組的尾流、湍流影響很大，尤其在來流風(fēng)向上后一臺(tái)機(jī)組輸出功率的衰減可達(dá)20%，隨著來流風(fēng)向的不同，各位置點(diǎn)流動(dòng)情況不盡相同，根據(jù)來流風(fēng)向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，有機(jī)地將風(fēng)電場各點(diǎn)坐標(biāo)位置與風(fēng)場流動(dòng)信息聯(lián)系起來；將動(dòng)態(tài)風(fēng)向坐標(biāo)軸的縱軸旋轉(zhuǎn)到與來流風(fēng)向一致，則原始坐標(biāo)軸與風(fēng)向坐標(biāo)軸的夾角為a:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算系統(tǒng)建立方法，其特征在于，所述步驟3)建立動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫包含:存入不同時(shí)間間隔下不同來流風(fēng)向0^0°〈0〈360° )對應(yīng)的第i號風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)換而得的動(dòng)態(tài)風(fēng)向坐標(biāo)數(shù)據(jù)(HiiW)，由此建立動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)庫L=Kmi'，n/)};其中，0到360°的風(fēng)向劃分的角度越小，建立的數(shù)據(jù)庫越精確，但若劃分的角度過小會(huì)導(dǎo)致計(jì)算效率低下，使數(shù)據(jù)庫變得冗余，所以應(yīng)根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向和精度要求來確定不同區(qū)間劃分角度的大?。挥纱苏f明，位于風(fēng)電場邊緣的風(fēng)電機(jī)組輪轂高度處的風(fēng)況相對比較簡單，與測風(fēng)塔觀察到的風(fēng)況最接近，其預(yù)測模型、模擬模型也較容易建立；反之，越接近風(fēng)電場中心的機(jī)組由于其他機(jī)組的影響流動(dòng)情況變得異常復(fù)雜；可見，機(jī)組沿著來流風(fēng)向距離風(fēng)電場邊界的遠(yuǎn)近也對流場影響顯著。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)態(tài)風(fēng)電場風(fēng)向坐標(biāo)預(yù)計(jì)算系統(tǒng)建立方法，其特征在于，所述步驟4)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)用包含:根據(jù)實(shí)時(shí)觀測第j號風(fēng)電機(jī)組的來流風(fēng)向數(shù)據(jù)Θ P在數(shù)據(jù)庫中提取第j號風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)換而得的實(shí)時(shí)風(fēng)向下對應(yīng)的動(dòng)態(tài)風(fēng)向坐標(biāo)(nij，Iij)并傳送，然后根據(jù)具體需要，與獲取到的 其他相應(yīng)數(shù)據(jù)一起用于風(fēng)電場優(yōu)化調(diào)度或功率預(yù)測。
【文檔編號】G06Q50/06GK103500370SQ201310495502
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】劉永前, 閻潔, 高小力, 田德, 韓爽, 汪寧渤, 顧波 申請人:華北電力大學(xué)