风电场发电量损失的确定方法和装置与流程

1.本技术涉及风电场领域，尤其涉及一种风电场发电量损失的确定方法和装置。


背景技术：

2.通常，由于不可用而造成的风电场发电量损失是以确定性的方法计算的，比如，假设不可用性为3％，则因不可用性导致的年平均发电量(aep)损失可以用以下公式计算：
3.aep
loss
＝3％
×
aep
4.而输电系统的不可用性取决于许多因素，如设备的故障率和停机时间等。
5.现有技术中，从确定性的角度来解决这个问题，假设因不可用性导致的年平均发电量损失是确定的。然而，在实际情况下，这些因不可用性导致的年平均发电量损失有很大程度的不确定性。


技术实现要素：

6.本技术提供一种风电场发电量损失的确定方法和装置。
7.具体地，本技术是通过如下技术方案实现的：
8.本技术实施例提供一种风电场发电量损失的确定方法，所述方法包括：
9.获取风电场的电量传输系统中的不同构件的失效率、所述风电场中布设的风力发电机组的功率数据以及所述风电场的风资源数据；
10.将所述不同构件的失效率、所述功率数据以及所述风资源数据均输入蒙特卡洛模拟模块；
11.在所述蒙特卡洛模拟模块的场景生成模块中，根据所述不同构件的失效率生成所述风电场在不同时间段内的不同时刻的失效场景的样本数据，以及根据所述功率数据及所述风资源数据生成所述不同时间段内不考虑构件损坏时的第一随机发电量场景数据，所述样本数据包括所述失效场景中的失效构件的失效时间；
12.在所述蒙特卡洛模拟模块的计算模块中，根据所述样本数据、所述风电场的拓扑结构及预设的所述不同构件分别对应的维修时长，确定所述不同时间段内考虑构件损坏时的第二随机发电量场景数据，以及根据所述第一随机发电量场景数据，确定所述风电场在所述不同时间段内不考虑构件损坏时的第一期望总发电量，并根据所述第二随机发电量场景数据，确定所述风电场在所述不同时间段内考虑构件损坏时的第二期望总发电量；
13.根据所述第一期望总发电量和所述第二期望总发电量，确定所述风电场在所述不同时间段内的发电量损失率大小。
14.可选地，所述根据所述不同构件的失效率生成所述风电场在不同时间段内的不同时刻的失效场景的样本数据，包括：
15.根据所述不同构件的失效率，通过泊松分布生成所述风电场在不同时间段内的不同时刻的失效场景的样本数据。
16.可选地，所述根据所述功率数据及所述风资源数据生成所述不同时间段内不考虑
构件损坏时的第一随机发电量场景数据，包括：
17.根据所述风资源数据，通过多项分布生成所述不同构件在所述不同时间段内的随机风向数据；
18.根据所述随机风向数据，通过威布尔分布生成所述不同构件在所述不同时间段内的随机风速数据；
19.根据所述功率数据及所述随机风速数据，确定所述不同时间段内不考虑构件损坏时的第一随机发电量场景数据。
20.可选地，所述根据所述样本数据、所述风电场的拓扑结构及预设的所述不同构件分别对应的维修时长，确定所述不同时间段内考虑构件损坏时的第二随机发电量场景数据，包括：
21.根据所述样本数据中的失效构件的失效时间、所述风电场的拓扑结构及所述失效构件对应的维修时长，计算所述风电场在对应失效场景的第一发电量、以及所述不同时间段内，所述风电场不存在失效构件时的第二发电量，直至所述风电场的运行时长达到所述不同时段对应的总时长；
22.根据所述第一发电量及所述第二发电量，确定所述不同时间段内考虑构件损坏时的第二随机发电量场景数据。
23.可选地，所述根据所述样本数据中的失效构件的失效时间、所述风电场的拓扑结构及所述失效构件对应的维修时长，计算所述风电场在对应失效场景的第一发电量，包括：
24.根据所述样本数据中的失效构件的失效时间、所述风电场的拓扑结构以及所述失效构件对应的维修时长，确定所述失效构件所在的风力发电机组的停机时间以及关联风力发电机组，所述关联风力发电机组的发电受所述失效构件所在的风力发电机组的停机影响；
25.根据所述停机时间及关联风力发电机组，计算所述风电场在对应失效场景的第一发电量。
26.可选地，当所述失效构件为电缆时，所述关联风力发电机组与所述电缆所在的风力发电机组通过所述电缆连接。
27.可选地，所述根据所述第一期望总发电量和所述第二期望总发电量，确定所述风电场在所述不同时间段内的发电量损失率大小，包括：
28.根据所述第一期望总发电量减去所述第二期望发电量获得的发电量差值与所述第一期望总发电量的比值，确定所述风电场在所述不同时间段内的发电量损失率大小。
29.可选地，所述不同构件包括电缆、变流器和变压器中的至少两种。
30.可选地，所述获取风电场的电量传输系统中的不同构件的失效率、所述风电场中布设的风力发电机组的功率数据以及所述风电场的风资源数据，包括：
31.根据当前风电场的设计方案，从失效率数据库中选择对应型号的构件的失效率，并确定所述当前风电场中布设的风力发电机组的功率数据以及所述当前风电场的风资源数据；
32.其中，所述设计方案包括所述当前风电场的布机方案、布设的风力发电机组的型号，所述不同构件的型号与所述风力发电机组的型号相关。
33.可选地，所述风电场为海上风电场。
34.本技术实施例还提供一种风电场发电量损失的确定装置，包括一个或多个处理器，用于实现上述实施例中任一项所述的风电场发电量损失的确定方法。
35.本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述实施例中任一项所述的风电场发电量损失的确定方法。
36.根据本技术实施例提供的技术方案，考虑到风电场的电量传输系统中的不同构件的失效率、功率数据及风资源数据，能够更加全面、有效的对风电场的发电量损失进行评估，为优化设计方案，维护策略等提供更加有效的依据。
37.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
38.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
39.图1是本技术一示例性实施例示出的一种风电场发电量损失的确定方法的流程示意图；
40.图2是本技术一示例性实施例示出的一种根据样本数据、风电场的拓扑结构及预设的不同构件分别对应的维修时长，确定不同时间段内考虑构件损坏时的第二随机发电量场景数据的实现过程示意图；
41.图3是本技术一示例性实施例示出的一种风电场布局示意图；
42.图4是本技术一示例性实施例示出的一种风电场发电量损失的确定装置的结构示意图。
具体实施方式
43.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
44.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
45.应当理解，尽管在本技术可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
46.下面结合附图，对本技术的风电场发电量损失的确定方法和装置进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
47.本技术实施例中，风电场的发电量是指风电场传输给电网端的发电量，电量传输
系统用于将风电场进行风力发电产生的电量传输给电网端。
48.本技术实施例的风电场可以为海上风电场，也可为陆上风电场。
49.图1是本技术一示例性实施例示出的一种风电场发电量损失的确定方法的流程示意图；本技术实施例中的风电场发电量损失的确定方法可应用于任意具备数据处理功能的设备上，如计算机。参见图1，本技术实施例提供的一种风电场发电量损失的确定方法可包括步骤s11～s15。
50.其中，在s11中，获取风电场的电量传输系统中的不同构件的失效率、风电场中布设的风力发电机组的功率数据以及风电场的风资源数据。
51.需要说明的是，本技术实施例中，风电场的设计已完成，即风电场的布机方案及布设的风力发电机组的型号等均已完成。
52.s11中的构件是指在该构件失效时，能够对风电场传输至电网端的发电量产生影响的构件。
53.不同构件可包括电缆、变流器和变压器中的至少两种；可以理解的是，不同构件还可以为风电场的其他构件。
54.示例性的，不同构件包括电缆、变流器和变压器。
55.本技术实施例中，在获取风电场的不同构件的失效率、风电场中布设的风力发电机组的功率数据以及风电场的风资源数据时，具体的，根据当前风电场的设计方案，从失效率数据库中选择对应型号的构件的失效率，并确定当前风电场中布设的风力发电机组的功率数据以及当前风电场的风资源数据。其中，设计方案包括当前风电场的布机方案、布设的风力发电机组的型号，不同构件的型号与风力发电机组的型号相关。例如，电缆的失效率为100km/年。
56.在风电场设计过程中，电缆的型号可从海缆型号数据库中选择，变流器型号可从变流器型号数据库中选择，变压器型号可从变压器型号数据库中选择。
57.风电场的布机方案可采用现有布机方案，也可根据需要设计布机方案。
58.风电场的各个构件之间存在着相关性，某一个构件的失效可能会导致其余至少部分构件功能的失效，至少部分风力发电机组所产生的电能无法传输，因此输电网络的拓扑结构对于发电量会有影响，而这些在现有的确定性的分析中无法进行考虑。
59.在s12中，将不同构件的失效率、功率数据以及风资源数据均输入蒙特卡洛模拟模块。
60.在s13中，在蒙特卡洛模拟模块的场景生成模块中，根据不同构件的失效率生成风电场在不同时间段内的不同时刻的失效场景的样本数据，以及根据功率数据及风资源数据生成不同时间段内不考虑构件损坏时的第一随机发电量场景数据，样本数据包括失效场景中的失效构件的失效时间。
61.需要说明的是，不同时间段内不考虑构件损坏是指不同时间段内，能够对风电场传输至电网端的发电量产生影响的构件均正常工作(即理想发电场景)。
62.这样，就可以知道相应构件是在那个时间段内的哪个时刻失效，即知道相应构件的失效时间。
63.其中，每个失效场景可包括至少一个失效构件，不同失效场景对应的失效构件的类型可能不相同，也可能相同。
64.不同时间段可为风电场的预期寿命时长中的不同年份，如预期寿命时长为25年，不同时间段为25年中的不同年份，时间段可以为不同年份中的不同月份。或者，不同时间段的总时长也可小于风电场的预期寿命时长。
65.在根据不同构件的失效率生成风电场在不同时间段内的不同时刻的失效场景的样本数据时，可选的，根据不同构件的失效率，通过泊松分布生成风电场在不同时间段内的不同时刻的失效场景的样本数据。可以理解的是，也可采用其他模型来生成风电场在不同时间段内的不同时刻的失效场景的样本数据。
66.在根据功率数据及风资源数据生成不同时间段内不考虑构件损坏时的第一随机发电量场景数据时，可选的，根据风资源数据，通过多项分布生成不同构件在不同时间段内的随机风向数据，再根据不同构件在不同时间段内的随机风向数据，通过威布尔分布生成不同构件在不同时间段内的随机风速数据，接着根据功率数据及不同构件在不同时间段内的随机风速数据，确定不同时间段内不考虑构件损坏时的第一随机发电量场景数据。可以理解的是，也可采用其他模型来生成不同时间段内不考虑构件损坏时的第一随机发电量场景数据。
67.在s14中，在蒙特卡洛模拟模块的计算模块中，根据样本数据、风电场的拓扑结构及预设的不同构件分别对应的维修时长，确定不同时间段内考虑构件损坏时的第二随机发电量场景数据，以及根据第一随机发电量场景数据，确定风电场在不同时间段内不考虑构件损坏时的第一期望总发电量，并根据第二随机发电量场景数据，确定风电场在不同时间段内考虑构件损坏时的第二期望总发电量。
68.图2是本技术一示例性实施例示出的一种根据样本数据、风电场的拓扑结构及预设的不同构件分别对应的维修时长，确定不同时间段内考虑构件损坏时的第二随机发电量场景数据的实现过程示意图；如图2所示，一种根据样本数据、风电场的拓扑结构及预设的不同构件分别对应的维修时长，确定不同时间段内考虑构件损坏时的第二随机发电量场景数据的实现过程可包括如下步骤：
69.s21、根据样本数据中的失效构件的失效时间、风电场的拓扑结构及失效构件对应的维修时长，计算风电场在对应失效场景的第一发电量、以及不同时间段内，风电场不存在失效构件时的第二发电量，直至风电场的运行时长达到不同时段对应的总时长；
70.其中，根据样本数据中的失效构件的失效时间、风电场的拓扑结构及失效构件对应的维修时长，计算风电场在对应失效场景的第一发电量可包括以下步骤：
71.(1)、根据样本数据中的失效构件的失效时间、风电场的拓扑结构及该失效构件对应的维修时长，确定该失效构件所在的风力发电机组的停机时间以及关联风力发电机组，关联风力发电机组的发电受失效构件所在的风力发电机组的停机影响；
72.停机时间为失效构件的失效时间与该失效构件对应的维修时长之和。
73.其中，当失效构件为电缆时，关联风力发电机组与电缆所在的风力发电机组通过电缆连接。该失效场景下，该失效构件所在的风力发电机组停机而不会产生发电量，关联风力发电机组可能未停机而产生电量，但由于电量失效导致电量传输路径失效而导致关联风力发电机组产生的电量无法传输到电网端。
74.当失效构件为某一风力发电机组的变流器时，关联风力发电机组与该风力发电机组位置相邻，该风力发电机组故障停机而不会产生发电量。由于该风力发电机组故障停机，
关联风力发电机组的运行不会受到该风力发电机组的运行的影响(如尾流效应)，因此，关联发电机组可能会由于该风力发电机的停机而使得关联发电机组的发电量产生变化。
75.(2)、根据停机时间及关联风力发电机组，计算风电场在对应失效场景的第一发电量。
76.在该停机时间内，该失效构件所在的风力发电机组的发电量为0，关联风力发电机组的发电量为0或者产生变化，具体的，步骤(2)是根据关联风力发电机组的发电量以及非关联风力发电机组的发电量，确定风电场在对应失效场景的第一发电量。
77.s22、根据第一发电量及第二发电量，确定不同时间段内考虑构件损坏时的第二随机发电量场景数据。
78.第二期望总发电量即为根据s21确定的所有第一发电量及所有第二发电量之和确定，可选的，第二期望总发电量为s21确定的所有第一发电量及所有第二发电量之和，或者，第二期望总发电量为对s21确定的所有第一发电量及所有第二发电量之和进行修正后获得。
79.在s15中，根据第一期望总发电量和第二期望总发电量，确定风电场在不同时间段内的发电量损失率大小。
80.在根据第一期望总发电量和第二期望总发电量，确定风电场在不同时间段内的发电量损失率大小时，可选的，根据第一期望总发电量减去第二期望总发电量获得的发电量差值与第一期望总发电量的比值，确定风电场在不同时间段内的发电量损失率大小。示例性的，风电场在不同时间段内的发电量损失率可为第一期望总发电量减去第二期望总发电量获得的发电量差值与第一期望总发电量的比值，或者，风电场在不同时间段内的发电量损失率可为第一期望总发电量减去第二期望总发电量获得的发电量差值与第一期望总发电量的比值进行修正后获得。
81.本技术实施例中的风电场发电量损失的确定方法可应用于海上风电场，也可应用于陆上风电场。
82.图3为一个由57台风力发电机组组成的风电场，采用本技术实施例的风电场发电量损失的确定方法来计算图3所示的风电场的发电量损失，所采用的参数如表1所示，得到由于电量传输系统的构件失效导致的风电场的发电量损失为6.3％。
83.表1
84.构件类型失效率维修时间(天)电缆0.08(100km/年)60变流器0.12(台/年)30变压器0.035(台/年)76.89
85.本技术实施例中的风电场发电量损失的确定方法，考虑到风电场不同构件的失效率、功率数据及风资源数据，能够更加全面、有效的对风电场的发电量损失进行评估，为优化设计方案，维护策略等提供更加有效的依据。
86.与前述风电场发电量损失的确定方法的实施例相对应，本技术还提供了风电场发电量损失的确定装置的实施例。
87.本技术实施例还提供一种风电场发电量损失的确定装置，包括一个或多个处理器，用于实现上述实施例中的风电场发电量损失的确定方法。
88.本技术风电场发电量损失的确定装置的实施例可以应用在任意具备数据处理能力的设备上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在任意具备数据处理能力的设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图4所示，为本技术风电场发电量损失的确定装置所在任意具备数据处理能力的设备的一种硬件结构图，除了图4所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。
89.上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
90.对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本技术方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
91.本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述实施例中的风电场发电量损失的确定方法。
92.所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是任意具备数据处理能力的设备的外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(smart media card，smc)、sd卡、闪存卡(flash card)等。进一步的，所述计算机可读存储介质还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
93.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。