一种用于预测风速的修正方法

摘要

本发明提供了一种用于预测风速的修正方法，包括A.根据风电机组的功率曲线和预先规定的所述风电机组的功率误差值范围，确定预测风速的第一修正值和第二修正值；B.当预测风速值小于第一修正值时，将所述预测风速值确定为第一修正值；C.当预测风速值大于第二修正值时，将所述预测风速值确定为第二修正值。本发明还提供了一种用于预测风速的修正装置。通过对不同风速段的预报风速进行不同的修正，从而可以根据风电机组的风速与功率的实际关系，对预报风速的修正，提高了预报风速的准确合格的率，并且减小了预报风速的误差。

权利要求

1.一种用于预测风速的修正方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：通过风电机组的工作数据，得到所述风电机组的功率曲线；

A.根据预先规定的风电机组的功率误差值，得到所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线；

根据所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线，得到预测风速误差上限曲线和误差下限曲线；

根据所述预测风速误差上限曲线和误差下限曲线，确定预测风速的第一修正值和第二修正值；

B.当预测风速值小于第一修正值时，将所述预测风速值确定为第一修正值；

C.当预测风速值大于第二修正值时，将所述预测风速值确定为第二修正值。

2.一种用于预测风速的修正装置，其特征在于，该装置包括：功率曲线获取模块，通过风电机组的工作数据，得到所述风电机组的功率曲线；

功率曲线误差获取单元，用于根据预先规定的风电机组的功率误差值，得到所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线；

预测风速误差获取单元，根据所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线，得到预测风速误差上限曲线和误差下限曲线；

修正值获取单元，用于根据所述预测风速误差上限曲线和误差下限曲线，确定预测风速的第一修正值和第二修正值；

预测风速获取装置，用于获取预测风速；

预测风速修正模块，用于对所获取的预测风速进行修正，当预测风速值小于第一修正值时，将所述预测风速值确定为第一修正值；用于当预测风速值大于第二修正值时，将所述预测风速值确定为第二修正值。

说明书

一种用于预测风速的修正方法

技术领域

[0001] 本发明涉及气象预报的功率预测领域，特别涉及一种用于预测风速的修正方法。 [0002] 背景技术

[0003] 在基于数值气象预报的功率预测方法中，通常通过对风速进行预测而获得功率预测结果，因此，预测的风速的准确性就会影响预测功率的准确性。

[0004] 从风电机组的实际运行情况来看，参见图1，在不同风速段下，风电机组的功率随风速的变化是不同的，以1500kw机组为例，通常在小风速段0m/s至5m/s区间，风电机组的功率随风速的变化不大，而在6m/s至10m/s的风速段，风电机组的功率随风速的变化比较大。

[0005] 由此可见不同风速段下，预测风速的误差对预测功率的准确性的影响是不同的。在小风速段0m/s至5m/s范围内，即使预测的风速出现误差，也不会造成预测功率出现较大偏差，例如，3m/s或4m/s的风速误差，也仅仅造成100kw左右的功率偏差。而对于6m/s至
10m/s的风速段，即使预测的风速出现很小的误差，所预测出来的功率都会产生很大的偏差，例如，预测风速的误差为1m/s时，就会导致200kw甚至更多的功率偏差。 [0006] 如何利用预测的风速准确地预测功率，是一个亟待解决的问题。 [0007] 发明内容

[0008] 为解决上述问题，本发明提供了一种用于预测风速的修正方法。 [0009] 本发明提供了一种用于预测风速的修正方法，其特征在于，该方 法包括以下步骤：

[0010] A.根据风电机组的功率曲线和预先规定的所述风电机组的功率误差值范围，确定预测风速的第一修正值和第二修正值；

[0011] B.当预测风速值小于第一修正值时，将所述预测风速值确定为第一修正值； [0012] C.当预测风速值大于第二修正值时，将所述预测风速值确定为第二修正值。 [0013] 通过对不同风速段的预报风速进行不同的修正，提高了预报风速的准确合格的率，并且减小了预报风速的误差。

[0014] 其中，在步骤A之前，该方法还包括：

[0015] 通过风电机组的工作数据，得到所述风电机组的功率曲线。

[0016] 通过风电机组的实际工作时测得的数据，从而得到的功率曲线更加准确。 [0017] 其中，步骤A包括：

[0018] 根据预先规定的风电机组的功率误差值，得到所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线；

[0019] 根据所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线，得到预测风速误差上限曲线和误差下限曲线；

[0020] 根据所述预测风速误差上限曲线和误差下限曲线，确定预测风速的第一修正值和第二修正值。

[0021] 通过系统规定的功率误差范围，推导出预报风速所允许的误差范围，根据该误差范围以及各风速段的风速和功率的特点，制定修正值，从而可以根据风电机组的风速与功率的实际关系，对预报风速的修正，使预报风速更加准确。

[0022] 其中，该装置包括：

[0023] 功率曲线获取模块，通过风电机组的工作数据，得到所述风电机组的功率曲线； [0024] 修正值获取模块，用于根据风电机组的功率曲线和预先规定的所 述风电机组的功率误差值范围，确定预测风速的第一修正值和第二修正值；

[0025] 预测风速获取装置，用于获取预测风速；

[0026] 预测风速修正模块，用于对所获取的预测风速进行修正，当预测风速值小于第一修正值时，将所述预测风速值确定为第一修正值；用于当预测风速值大于第二修正值时，将所述预测风速值确定为第二修正值。

[0027] 通过对不同风速段的预报风速进行不同的修正，提高了预报风速的准确合格的率，并且减小了预报风速的误差。

[0028] 其中，修正值获取模块包括：

[0029] 功率曲线误差获取单元，用于根据预先规定的风电机组的功率误差值，得到所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线；

[0030] 预测风速误差获取单元，根据所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线，得到预测风速误差上限曲线和误差下限曲线；

[0031] 修正值获取单元，用于根据所述预测风速误差上限曲线和误差下限曲线，确定预测风速的第一修正值和第二修正值。

[0032] 通过系统规定的功率误差范围，推导出预报风速所允许的误差范围，根据该误差范围以及各风速段的风速和功率的特点，制定修正值，从而可以根据风电机组的风速与功率的实际关系，对预报风速的修正，使预报风速更加准确。

[0033] 附图说明

[0034] 图1为本发明实施例提供的一种用于预测风速的修正方法的流程示意图； [0035] 图2为图1所示实施例中功率曲线、功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线示意图；

[0036] 图3为图1所示实施例中的预测风速误差上限曲线和误差下限曲线示意图； [0037] 图4为图1所示实施例中的低风速段的预测风速的修正方法示意图； [0038] 图5为图1所示实施例中的高风速段的预测风速的修正方法示意图； [0039] 图6为某台风电机组某日预测风速结果分布示意图；

[0040] 图7为利用本发明的修正方法对图6的预测风速修正后的结果示意图； [0041] 图8为本发明实施例提供的一种用于预测风速的修正装置的结构示意图。 具体实施方式

[0042] 本发明实施例提供一种用于预测风速的修正方法。下面将结合附图，对本发明实施例进行详细描述。参见图2，该方法包括以下步骤：

[0043] S200：通过风电机组的工作数据，得到不同风速对应不同功率的功率曲线； [0044] 在风电场中控系统数据库中存储有风电机组的测风仪中测得的风速，以及该机组在不同风速下的实际功率，利用风电机组的风速以及功率数据，可以得到功率曲线，参见图1所示曲线中的曲线2。功率曲线的横坐标为测风仪测得的风速，纵坐标为风电机组的实际功率。

[0045] S210：根据预先规定的风电机组的功率误差值，得到功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线。

[0046] 风电机组工作时会有一定的误差，通常在本领域所允许的均方根误差值为机组装机容量的20％，即，允许风电机组功率的误差范围，对单个预测值来说，所允许的误差范围即为该预测值的绝对误差在机组装机容量的20％以内。

[0047] 根据该误差值和上述功率曲线，可以得到不同风速下所允许的功率误差上限的曲线和功率误差下限的曲线，参见图1所示曲线中上部曲线1和下部曲线3。例如，实际风速为5m/s(米/秒)时，通过曲 线2，可以得到实际功率为210KW(千瓦)，通过曲线1和3，理论上误差范围在-90KW至510KW，考虑到实际功率都为正值，由此可以得到风电机组允许该功率的误差范围，例如：0KW至510KW，即在该范围内的功率值都可作为该功率所允许的误差范围，即，该功率的有效预测范围，所预测的功率只要在在0KW至510KW范围内，都可作为对210KW(千瓦)功率的有效预测值。

[0048] S220：根据功率曲线、功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线，得到预测风速误差上限曲线和误差下限曲线。

[0049] 通过功率曲线、功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线，可以得到实际风速的实际功率、所允许的误差功率，然后利用功率曲线图，可以得到所允许的误差功率对应的风速，可以得到实际风速所允许的有效预测风速，即，所允许的预测误差，参见图2，曲线4为预测风速误差上限曲线，曲线5为预测风速误差下限曲线。

[0050] 可以利用这两条曲线，对以往预测的风速进行评价，对风速的预测值只要落在这两条曲线之间即为合格点。

[0051] S230：根据预测风速误差上限曲线和误差下限曲线，确定预测风速的第一修正值和第二修正值。

[0052] 将预测风速误差上限曲线与纵坐标轴交点的纵坐标作为第一修正值，将预测风速误差下限曲线与纵坐标轴交点的纵坐标作为第二修正值。参见图3，例如，第一修正值为5m/s，第二修正值为10m/s。

[0053] S240：对所预测的风速进行修正。

[0054] 如果所预测的风速值大于等于第一修正值并小于等于第二修正值时，对所预测的风速不进行修正。

[0055] 如果所预测的风速值小于第一修正值时，将所预测的风速确定为等于第一修正值。

[0056] 如果所预测的风速值大于第二修正值时，将所预测的风速确定为等于第二修正值。

[0057] 通过利用以往的历史数据，可以发现该修正方法具有如下优点： [0058] 以低风速段预测风速值为2m/s为例，如图3和图4。由于它对 应的实际风速并不知道，所以该预测风速值的实际风速有可能出现在该预报值对应的一条直线上任何一个位置，那些落在预测风速误差上限曲线和误差下限曲线之间值的那些点称为合格点，参见图3落在左下角涂有直线的区域以及图4所示右上角涂有直线的区域的那些点，这些合格点即为预测合格的预测风速。那些落在预测风速误差上限曲线和误差下限曲线之间值以外的那些点为不合格点，即为不合格的预测风速。

[0059] 将低风速段预测风速值2m/s上提到第一修正值后，从合格点数量上考虑，由于20％的风速误差区间内(预测风速误差上限曲线和误差下限曲线之间)，低风段区域按预测风速从低到高是一个面积不断变大的过程，因此在低风速段内将预测风速值上提后，可以在不减少原有合格点数量的基础上，将很多原先在20％误差带范围外的点提到20％误差范围内，有效的增大合格点所占的百分比。

[0060] 从误差值上考虑，在理想情况下，预报值完全等于实际值，即，理想情况下预报值分布在y＝x的斜线上，参见图3和图4的直线6。预报值的分布范围越接近斜线y＝x，效果就越好。

[0061] 而将预测风速值普遍上提后，在低风速段内，斜线y＝x右侧绝大部分范围内分布的数据点与该斜线之间的距离都将显著减少，即绝对误差会减小，只有在20％误差范围内的y＝x左侧很少一部分区域中的数据点会有绝对误差的增加(这些数据点与该斜线之间的距离远了)，虽然这些数据点的绝对误差增加了，但是，这些数据点绝对误差的增加还是在允许范围内的增加，即不会超过20％，因此将预测风速值在低风速段内上提，减小风速预报值的误差。

[0062] 显而易见，通过将在低风速段内的预测风速值提高，可以有效地提高20％功率误差范围内的风速预报值的合格率，并且可以有效地降低小风速预报值的误差，进而提高功率的预报精度。

[0063] 高风速段的修正处理与低风段原理类似，只是将所预测的风速值大于第二修正值时，将所预测的风速压低到第二修正值，与上面的分析方法相同，利用以往的历史数据，可以证明：通过将在高风速 段内的预测风速值提高，可以有效地提高20％功率误差范围内的风速预报值的合格率，并且可以有效地降低小风速预报值的误差，进而提高功率的预报精度。

[0064] 对中间风速段的风速预测值可采取不修，或进一步将该风速区间进行细分，通过分析历史NWP预测风速分布规律，采取线性修正，或神经网络非线性拟合方法进行修正。 [0065] 图6为某台风电机组某日预测风速结果分布示意图，图7为利用本发明的修正方法对图6的预测风速修正后的结果示意图；从图7可以看出，台风电机组某目的预测风速应用本发明的方法进行修正后，落在20％功率误差风速界限内的预报点百分比从63.5417％提高到92.7083％，该机组当日的均方根误差RMSE从31.43502％减小至12.98256％。 [0066] 本发明实施例还提供一种用于预测风速的修正装置，参见图8，该装置包括预测风速获取模块300、修正值获取模块310以及分别与预测风速获取模块300和、修正值获取模块310相连接的预测风速修正模块320。

[0067] 预测风速获取模块300用于获取预测风速；修正值获取模块310用于根据风电机组的功率曲线和预先规定的所述风电机组的功率误差值范围，确定预测风速的第一修正值和第二修正值；预测风速修正模块320用于当预测风速值小于第一修正值时，将所述预测风速值确定为第一修正值；当预测风速值大于第二修正值时，将所述预测风速值确定为第二修正值。

[0068] 该装置还包括：功率曲线获取模块330，通过风电机组的工作数据，得到所述风电机组的功率曲线。修正值获取模块310包括功率曲线误差获取单元，用于根据预先规定的风电机组的功率误差值，得到所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线；预测风速误差获取单元，根据所述功率曲线的误差上限曲线和误差下限曲线，得到预测风速误差上限曲线和误差下限曲线；修正值获取单元，用于根据所述预测风速误差上限曲线和误差下限曲线，确定预测风速的 第一修正值和第二修正值。

[0069] 本发明装置的实施例对应方法实施例，该装置可以实施上述方法的任一步骤，其具体实现参见方法实施例。

[0070] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，例如，可以将不同功能的模块通过一个集成芯片来实现等，均在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。