一种基于实时数据传送的风电场产能预测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种风电场产能预测系统，风电产能预测系统的运行需要计算机接口和多重外部系统的合作，预测需要来自气象系统的数据和实时操作系统SCADA的数据。风电产能预测系统的输出可以被各种各样的二级系统循环使用。本发明提出的模型称为输入-处理-输出模型，包含了一系列相互耦合又能独立执行任务的模块，实现1-72小时的风电产能预测。输入模型，即外部接口模型，负责外部系统的全部通信，例如气象预测中心和SCADA系统；处理模型，即预测执行中心，执行预测模型程序，将气象预测和SCADA数据转换成风电预测结果；输出模型，即用户界面接口模型，将输出以web界面的形式展示给用户。
【专利说明】 —种基于实时数据传送的风电场产能预测系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统【技术领域】，特别涉及风电场的风电功率预测系统。
【背景技术】
[0002]能源危机与环境保护的必要性促进了风电的迅速增长，风电已经成为世界上发展最快的发电形式。风电为未来的能源生产提供了清洁而又廉价的时机，因而很多国家都为风电的发展制定了宏大的发展目标，随着风电的研究方法变得日益成熟，现在已经被认为是对传统能源的最有价值的补充。
[0003]由于风是一种高度波动的能源。所以风电功率在电网中的最大渗透率受到其间歇性的限制。因为风天然的间歇性和固有的不确定性，因此风电有效的并且成本合理的集成到电网的问题变得极具挑战性。但是，这种挑战并不是不可超越的。为了在电网中能吸收大部分的风电功率必须有一个有效的风电功率预测系统。现代的风电功率预测研究方法能够给经营者、开发商、风电市场营销者以及投资者带来越来越有效的风电信息。
[0004]现代风电功率预测方法主要分为统计方法和物理建模方法两种，统计方法是首先获得预测对象的历史变化规律，然后将这种规律延伸以预测未来。理论上讲，这种预测方法的核心是如何获得预测对象的历史变化规律及其受风速、温度、等因素影响的关系。预测模型是表述这种变化规律的数学函数。建立一个好的数学模型，减小负荷预测误差、提高预测精度，是预测技术的核心内容。国外的预测方法比较成熟，预测结果有一定的参考价值，但要建立适合我国国情的风电功率预测系统就需要在已有的模型基础上做一些改进。而物理方法是通过对实际风电场详细的地形地貌建立精细化模型的方法。
[0005]经过改良的预测系统能够使调度员优化风电数据档案以便增加收益并且在不断变化的能源市场上降低成本。只有一款精确的预测系统才有可能使电网经营者为了满足用户的需求而将发电功率的经济性和有效性进行合理的规划和安排。总而言之，风电工业准确预报风电产能的能力将会改善风电渗透电网的比率，极大的提高风能的利用率。
[0006]本发明所述的基于实时数据传送的风电产能预测系统，提供广72小时的预测信息，所取得的预测结果以web界面的形式展示给用户，并且，基于同其他预测模型的相比已经证明了预测模型的精确性。
【发明内容】
[0007]为了促进风电集成到电网，改善风电场输出电能质量，风电场能预测系统被视为是最关键的方法。
[0008]本发明是这样设计的，一种基于实时数据传送的风电场产能预测系统，其特征在于，由外部接口模块、预测执行中心模块、用户界面接口模块组成，其中外部接口模块负责同外部系统的全部通信，包括SCADA系统和气象预测中心；预测执行中心模块包括气象预测模块、功率曲线模型和实时修正模块；用户接口模块负责将输出以web界面的形式展示给用户。[0009]输入-处理-输出模型极大的提高了系统的灵活性，每一个模块都可以运行于不同的平台或者计算机系统中。
[0010]模型允许面向系统的多重输入和输出，每一个模块在依靠本地数据库的基础上同其他模块紧密的链接起来。
[0011]每一个模块都基于模型-视图-控制器的框架进行划分。
[0012]每一个输入、处理、输出模块都可以基于不同运行平台独立地运行和执行相应功倉泛。
[0013]输入模型负责处理外部系统的通讯协议，将接受到的数据格式转换成适合于风电产能预测系统的数据格式。
[0014]处理模型基于外部接口模型传送的数据运行预测模型，执行系统风电产能预测的核心功能，且预测中心的组织框架紧跟系统优先的预测方法。
[0015]输出模型将所处理的实时变化的输出传递给外部系统，此外，还执行系统数据的安全协议。
[0016]本发明的特点:
(1)此系统面向多重外部系统，以时间同步的方式提供和处理数据；
(2)此系统具有模块化功能，在不用变更系统组件的情况下就可以实现系统的升级；
(3)系统考虑到多元化用户的安全需求，并且能都灵活的跟踪多样化的安全政策；
(4)此系统可以在多个风电场运行；
(5)此系统运行风场经营者远程监控风电场的运行状态，并且可以对照整个风场不同机组的发电量。
[0017]基于以上特点使得本发明具有以下优点:
(1)考虑到系统是基于输入、输出和处理模块的，因此设计了使用的模块化系统；
(2)对气象预测系统和SCADA系统的数据修正可以不依赖于系统而独立进行；
(3)每一个模型都可以基于不同的运行平台而独立的进行和执行相应的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示基于实时数据传送的风电产能预测系统硬件概述。
[0019]图2是表示基于实时数据传送的风电场能预测系统功能模块图。
[0020]图3是表示表明事件发生顺序的系统性能观测图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1所示，风电场安装的传感器有风速计、风向计以及测量风机其他性能参数的转速计和能量计。在风电场的典型位置还安装了测量塔架，这些具有高精度的传感器用于测量风电场的气象情况，包括风速、风向、温度、湿度和气压。
[0022]在风机和塔架采集到的数据称为运行数据，通过计算机网络将他们传递给SCADA系统，计算机网络将SCADA系统和风力机、塔架、配电站联系起来。在运行数据的累积和汇总后，SCADA主机将可用数据通过数据库服务器传递给其他系统。
[0023]气象预测中心负责监控风电场的气象情况，通过地形。地貌知识的运用产生气象情况的短期预测，这些预测将用作风电产能预测系统的产能预测。
[0024]远程监控诊断中心将监控SCADA主机的数据流动，如果监测到异常情况，将会给系统发出警告和通报，风电产能预测系统为了体现在线运行的可靠性、有效性和可维护性，将会根据警报更正预测数据。
[0025]如图2所示，外部接口模块是输入模型，负责处理外部系统的通讯特征即数据检索，此模块追随其他系统的通讯协议，将接收到的数据格式转换成适合于风电产能预测系统的数据格式，此外，该模块还与其他系统同步便于及时读取变化的数据。
[0026]外部接口模型的功能如下:
(1)针对与外部系统的数据交换执行制定的协议和格式；
(2)在预定的时间间隔内周期性运行并与外部系统实时同步；
(3)必须包含数据日期和时间范围的转换功能，因为风电产能预测系统与用户可能处于不同的时间区域中。
[0027]预测执行中心模块执行系统的核心功能，包括气象预测模块、功率曲线模型和实时修正模块。预测中心基于外部接口模块传递的数据运行预测模块，产生风电产能预测数据作为输出，并将输出的数据反向传给本地数据库。预测中心的组织框架紧跟系统优先的预测方法。此外，远程监控诊断中心将会基于实测到的数据通过修正模型改正预测结果。
[0028]用户界面模块是输出模型，它通过web浏览的形式执行输出功能，本专利设计的风电产能预测系统允许有多个输出模块，并且用户能方便的浏览预测数据和根据具体要求的汇总信息。用户界面模块的主要功能如下:
(1)模块功能的运行是基于本地数据库的数据并且结果将以web界面浏览的形式展示给用户；
(2)为用户生成预测图表；
(3)根据用户需求计算并汇总简易的统计信息；
(4)负责执行安全协议、用户认证设计和数据控制的使用权通道。
[0029]从图2中可看出，风电产能预测系统的每一个模块在依靠本地数据库的基础上同其他模块紧密的联系在一起。因此数据库服务对其他模块来说可认为是通讯总线，除了提供如前所述的可升级优势外，输入-处理-输出模型还极大的提高了系统的灵活性，因此每一个模块都可以运行于不同的平台或者计算机系统中，这一点对于不同模型的不同运行需求特别重要。此模型更进一步的好处是允许面向系统的多重输入和输出。例如:一个输出模块可以专门用于操作员观察预测结果，而另一个模块的输出结果可输入到电网管理系统中，这样，就可指定出考虑到风电场未来运行情况的发电计划。
[0030]如图3中所示，上述模块的功能协作关系以及事件发生的顺序清晰的展示了出来。
[0031]以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡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。
【权利要求】
1.一种基于实时数据传送的风电场产能预测系统，其特征在于，由外部接口模块(输入)、预测执行中心模块(处理)、用户界面接口模块(输出)组成，其中外部接口模块负责同外部系统的全部通信，包括SCADA系统和气象预测中心；预测执行中心模块包括气象预测模块、功率曲线模型和实时修正模块；用户接口模块负责将输出以web界面的形式展示给用户。
2.根据权利要求1所述的风电场产能预测系统，其特征在于，输入-处理-输出模型极大的提高了系统的灵活性，每一个模块都可以运行于不同的平台或者计算机系统中。
3.根据权利要求1所述的风电场产能预测系统，其特征在于，模型允许面向系统的多重输入和输出。
4.根据权利要求1所述的风电场产能预测系统，其特征在于，每一个模块在依靠本地数据库的基础上同其他模块紧密的链接起来。
5.根据权利要求1所述的风电场产能预测系统，其特征在于，每一个模块都基于模型-视图-控制器的框架进行划分。
6.根据权利要求1所述的风电场产能预测系统，其特征在于，每一个输入、处理、输出模块都可以基于不同运行平台独立地运行和执行相应功能。
7.根据权利要求1所述的风电场产能预测系统，其特征在于，输入模型负责处理外部系统的通讯协议，将接受到的数据格式转换成适合于风电产能预测系统的数据格式。
8.根据权利要求1所述的风电场产能预测系统，其特征在于，处理模型基于外部接口模型传送的数据运行预测模型，执行系统风电产能预测的核心功能，且预测中心的组织框架紧跟系统优先的预测方法。
9.根据权利要求1所述的风电场产能预测系统，其特征在于，输出模型将所处理的实时变化的输出传递给外部系统，并执行系统数据的安全协议。
【文档编号】G06Q50/06GK103996083SQ201410248985
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月7日 优先权日:2014年6月7日
【发明者】周封, 王丙全, 刘健, 王晨光, 金丽斯, 郝婷, 崔博闻, 谢恩哲, 李伟力 申请人:哈尔滨理工大学, 周封