一种分散式风电场平均风速校准模型王运辉任康白小元杨红星曹亮王建峰

一种分散式风电场平均风速校准模型王运辉任康白小元杨红星曹亮王建峰

发布时间：2023-05-14T16:41:18.499Z 来源：《中国科技信息》2023年5期作者：王运辉任康白小元杨红星曹亮王建峰[导读] 分散式风电厂风机由于其“分布广，距离远”的特点，风机群相互距离较远且地势不尽相同，所以采用传统平均风速统计其结果与实际偏差较大。为解决这一问题对分散式风电场实际的平均风速利用监督学习算法开展数学建模分析计算，得出了一种分散式风电场平均风速校准系统模型，为开展设备故障诊断、电力营销等提供可靠的数据支持。

华能环县新能源有限公司甘肃省庆阳市环县 745700

摘要：分散式风电厂风机由于其“分布广，距离远”的特点，风机群相互距离较远且地势不尽相同，所以采用传统平均风速统计其结果与实际偏差较大。为解决这一问题对分散式风电场实际的平均风速利用监督学习算法开展数学建模分析计算，得出了一种分散式风电场平均风速校准系统模型，为开展设备故障诊断、电力营销等提供可靠的数据支持。

关键词：平均风速；分散式风电厂；监督学习。

引言：

随着我国经济体量的不断扩大,对能源的需求量也随之不断攀升,在传统化石能源存贮量不断减少、消耗化石能源带来环境污染、国家推动能源结构优化大力发展绿色清洁能源、“碳达峰碳中和”等背景下,大力发展以风电为代表的新能源,成为解决能源问题的一条有效途径。分散式风力发电作为一种有别于集中式风力发电的另一类重要风力发电形式,具有“分布广，距离远”的特点。

1.研究对象及问题描述

1.1选取研究对象

华能华池南梁及紫坊畔分散式风电项目位于甘肃省庆阳市华池县，场址区海拔介于1500～1700m。配置14台 MySE3.6-166及3台MySE3.35-166半直驱风力发电机组，场区分为南梁和紫坊畔2个区域，3个接入点并入电网，总装机容量约为60MW。项目于2021年7月开工建设，并于2022年4月30日完成240小时试运行，随后正式投入运行。

1.2平均风速与功率曲线对应情况

结合风机制造厂提供风机功率曲线、发电量等数据，通过利用深度学习中监督算法，对功率曲线与平均风速进行建模产生回归曲线分别得到MySE3.6-166和MySE3.35-166两种型号风机功率与平均风速数学模型。

可以看出MySE3.6-166和MySE3.35-166两种型号风机功率与平均风速关系拟合预测都呈曲线关系，可得出相应数学表达式。MySE3.6-166型号风机在风速达到13米/秒时达到额定功率，MySE3.35-166型号风机在风速达到12.5米/秒时达到额定功率。

1.3现场平均风速的统计

按中电联《风电场生产运行统计指标体系》中年平均风速统计要求，平均风速是指在给定时间内瞬时风速的平均值。

根据以往运行经验该数据与风功率曲线具有较强的匹配度，而本项目共涉及代表性测风塔区域共3块，其东西向距离达150公里，各区域因地理环境等原因风速情况偏差较大。现场采用了各站每小时抄录各站（区域）风速，生成各站（区域）日平均风速，再按三个区域平均计算出当日平均风速，以全场单日平均风速再计算出当月平均风速的方式进行统计，以2023年1月统计为例，见下表1：

元城

紫坊

畔

南梁总计

1月平均风速

4.44

米/秒

4.76

米/秒

3.73

米/秒

4.31

米/秒

表1

综合得出当月平均风速为4.31米/秒。而实际当月整体风速情况是元城、紫坊畔区域整体风况较好，而南梁区域风况不佳，将所得平均风速带入风机制造厂商提供风机功率曲线反推数值与实际发电量数据偏差较大，因此目前采用的统计办法所得数据不具备参考性。

2.分散式风电厂校准系统的研究

2.1使用风功率预测系统数据进行统计

根据各站风功率预测系统生成数据开展统计，以2023年1月数据为例，紫坊畔区域风功率预测系统当月月平均风速为4.76米/秒，元城及南梁区域当月月平均风速为4.44米/秒和3.73米/秒，按风机容量比进行平均值计算得出当月平均风速为4.31米/秒，带入数学建模风功率曲线计算发电量约为447万千瓦时，与实际发电量偏差达645.58万千瓦时。

2.2利用监督学习算法建模计算

经对2022年5月至2023年2月数据，现场统计风速与风功率曲线反推得到实际平均风速偏差都在一定范围内。将现场统计风速利用建模得到的功率和平均风速曲线以及相应公式求得发电量，对比系统实际发电量。如下表2：

现场统计平均风速（米/秒）

计算发电量

（万千瓦

时）

实际发

电量

（万千

瓦时）

偏差发电量

（万千瓦

时）

2022

年5月 3.99402.20261793.7861391.58349

2022

年6月 4.26489.232613794.6139305.381287

2022

年7月 3.64287.4920511789.6502.1079489

2022

年8月 4.62639.7555619955.17315.4144381

2022

年9月 3.25180.8345492566.8548386.0202508

2022

年10月 3.79327.5706507844.2218516.6511493

2022

年11月 3.48244.2497805777.4786533.2288195

2022

年12月 3.79329.5866507966.83637.2433493

2023

年1月 4.59623.61888881093.398469.7791112

2023

年2月 3.91288.215131684.5082396.293069

表2

偏差发电量300多万千瓦时到600多万千瓦时不等毫无规律，现将实际发电量利用最小二乘法通过建模公式反推求得平均风速并使用监督学回归算法求得建模公式。