一种在役风电场理论净发电量的快速估算方法及系统与流程

本发明涉及风电场运营监测，具体涉及一种在役风电场理论净发电量的快速估算方法及系统。

背景技术：

1、风电场建设项目完成后，其运营管理监测工作需频繁估算风电场的理论净发电量，包括：整场的理论净发电量和单机的理论净发电量。风电场理论净发电量与其实际发电量的比较是评价风电场运营优良情况的重要指标，能够评价整场发电量是否达到了预设目标和定位低效机位点，并以此作为标准之一来判断项目的实际经济收益情况以及规划相应的风电场运营改良方案。然而，在实际工作中，风电场理论净发电量的估算需求均由具备风力发电量模型建模能力的专业人员实现，在建模工作中所必须的地形勘测和风资源处理，使得风电场建模工作要求大量的人力、物力投入；同时风力发电量模型的模拟工作也需消耗大量的数值计算资源。由于目前各地风电基地的快速建设和投入运行，大量的理论净发电量的估算需求逐步显现，使得风电场运营监测工作受到人力物力、时间以及数值计算资源的制约，从而严重影响了整个风电场的经济收益评估和运营改良工作。

技术实现思路

1、因此，本发明提供了一种在役风电场理论净发电量的快速估算方法及系统，能够更为高效地估算目标风电场的理论净发电量，避免多次重复调用风力发电量模型，使得相关从业人员在不具备实现风力发电量模拟条件的情况下亦能快速得到目标风电场的理论净发电量，节省大量人力和时间成本，从而保障风电场运营监测管理工作的顺利开展，方便风电场的经济收益评估和运营改良工作，以解决上述背景中提出的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明实施例提供一种在役风电场理论净发电量的快速估算方法，包括：

4、获取目标风电场及其预设周边区域的地形资料以及目标风电场的风机排布位置信息、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息；

5、获取目标风电场的风场资料；

6、对获取的风场资料进行处理，得到风场时间序列数据集，并对其计算得到对应的风场特征参数；

7、将目标风电场的地形资料、风机排布位置信息、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息以及风场时间序列数据集输入预设风力发电量模型进行计算，得到对应的净发电量模拟结果；

8、将风场特征参数及对应的净发电量模拟结果送入预设机器学习算法中进行模型训练，得到训练好的净发电量估算模型；

9、将待监测风电场的风场特征参数送入训练好的净发电量估算模型进行计算，得到对应风电场的理论净发电量。

10、优选地，获取目标风电场的风场资料的过程，包括：获取目标风电场的风场观测资料和高分辨率风场再分析资料，基于预设数据使用条件对其进行判断；若满足预设数据使用条件，则基于风场观测资料和高分辨率风场再分析资料得到风场资料；否则利用中尺度气象模式对目标风电场进行历史风场模拟得到对应的风场资料；预设数据使用条件包括：时间范围条件和时间分辨率条件。

11、优选地，对获取的风场资料进行处理，得到风场时间序列数据集的过程，包括：以任一随机时刻为起始时间点对获取的风场资料进行预设时间范围的数据截取，得到对应的风场时间序列数据集。

12、优选地，风场资料包括：风速数据和风向数据，其中，风速数据对应的风场特征参数包括：威布尔形变参数和威布尔形状参数，风向数据对应的风场特征参数包括：冯·米塞斯位置度量和冯·米塞斯集中度度量。

13、优选地，预设风力发电量模型，包括：wasp模型、meteodyn wt模型和openwind模型中的任一种。

14、优选地，得到对应的净发电量模拟结果的过程，包括：保持输入预设风力发电量模型的目标风电场的地形资料、风机排布位置、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息不变，通过输入多组风场时间序列数据集至预设风力发电量模型进行计算，得到多组风场特征参数对应的多个净发电量模拟结果。

15、优选地，风电场的理论净发电量，包括：风电场的整场理论净发电量和风电场的单机理论净发电量。

16、第二方面，本发明实施例提供一种在役风电场理论净发电量的快速估算系统，包括：

17、地形资料和风机信息资料获取模块，用于获取目标风电场及其预设周边区域的地形资料以及目标风电场的风机排布位置信息、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息；

18、风场资料获取模块，用于获取目标风电场的风场资料；

19、风场资料处理模块，用于对获取的风场资料进行处理，得到风场时间序列数据集，并对其计算得到对应的风场特征参数；

20、净发电量模拟结果获取模块，用于将目标风电场的地形资料、风机排布位置信息、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息以及风场时间序列数据集输入预设风力发电量模型进行计算，得到对应的净发电量模拟结果；

21、净发电量估算模型构建模块，用于将风场特征参数及对应的净发电量模拟结果送入预设机器学习算法中进行模型训练，得到训练好的净发电量估算模型；

22、净发电量估算模型使用模块，用于将待监测风电场的风场特征参数送入训练好的净发电量估算模型进行计算，得到对应风电场的理论净发电量。

23、第三方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行本发明实施例第一方面的一种在役风电场理论净发电量的快速估算方法。

24、第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行本发明实施例第一方面的一种在役风电场理论净发电量的快速估算方法。

25、本发明技术方案，具有如下优点：

26、本发明提供的一种在役风电场理论净发电量的快速估算方法及系统，方法包括：获取目标风电场及其预设周边区域的地形资料、风电场的风机排布位置信息、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息及风场资料；对获取的风场资料进行处理得到风场时间序列数据集，并对其计算得到对应的风场特征参数；将目标风电场的地形资料、风机排布位置信息、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息以及风场时间序列数据集输入预设风力发电量模型进行计算得到对应的净发电量模拟结果；将风场特征参数及对应的净发电量模拟结果送入预设机器学习算法中进行模型训练得到训练好的净发电量估算模型；将待监测风电场的风场特征参数送入训练好的净发电量估算模型进行计算得到对应风电场的理论净发电量。本发明提供的快速估算方法及系统，能够高效地估算目标风电场的理论净发电量，避免多次重复调用风力发电量模型，使得相关从业人员在不具备实现风力发电量模拟条件的情况下亦能快速得到目标风电场的理论净发电量，节省大量人力和时间成本，从而保障风电场运营监测管理工作的顺利开展，方便风电场的经济收益评估和运营改良工作。

技术特征：

1.一种在役风电场理论净发电量的快速估算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的在役风电场理论净发电量的快速估算方法，其特征在于，所述获取目标风电场的风场资料的过程，包括：获取目标风电场的风场观测资料和高分辨率风场再分析资料，基于预设数据使用条件对其进行判断；若满足预设数据使用条件，则基于所述风场观测资料和高分辨率风场再分析资料得到风场资料；否则利用中尺度气象模式对目标风电场进行历史风场模拟得到对应的风场资料；所述预设数据使用条件包括：时间范围条件和时间分辨率条件。

3.根据权利要求2所述的在役风电场理论净发电量的快速估算方法，其特征在于，所述对获取的风场资料进行处理，得到风场时间序列数据集的过程，包括：以任一随机时刻为起始时间点对获取的风场资料进行预设时间范围的数据截取，得到对应的风场时间序列数据集。

4.根据权利要求3所述的在役风电场理论净发电量的快速估算方法，其特征在于，所述风场资料包括：风速数据和风向数据，其中，风速数据对应的风场特征参数包括：威布尔形变参数和威布尔形状参数，风向数据对应的风场特征参数包括：冯·米塞斯位置度量和冯·米塞斯集中度度量。

5.根据权利要求1所述的在役风电场理论净发电量的快速估算方法，其特征在于，所述预设风力发电量模型，包括：wasp模型、meteodyn wt模型和openwind模型中的任一种。

6.根据权利要求1所述的在役风电场理论净发电量的快速估算方法，其特征在于，所述得到对应的净发电量模拟结果的过程，包括：保持输入预设风力发电量模型的目标风电场的地形资料、风机排布位置、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息不变，通过输入多组风场时间序列数据集至预设风力发电量模型进行计算，得到多组风场特征参数对应的多个净发电量模拟结果。

7.根据权利要求1所述的在役风电场理论净发电量的快速估算方法，其特征在于，所述风电场的理论净发电量，包括：风电场的整场理论净发电量和风电场的单机理论净发电量。

8.一种在役风电场理论净发电量的快速估算系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-7中任一所述的在役风电场理论净发电量的快速估算方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7中任一所述的在役风电场理论净发电量的快速估算方法。

技术总结
本发明公开了一种在役风电场理论净发电量的快速估算方法及系统，方法包括：获取目标风电场及其预设周边区域地形资料、风机排布位置信息、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息以及风场资料；对风场资料进行处理得到风场时间序列数据集，对其计算得到风场特征参数；将地形资料、风机排布位置信息、各风机的推力系数曲线和功率曲线信息及风场时间序列数据集输入预设风力发电量模型计算得到净发电量模拟结果，并与风场特征参数一同送入预设机器学习算法中进行模型训练得到净发电量估算模型；将待监测风电场的风场特征参数送入净发电量估算模型得到对应风电场理论净发电量。本发明提供的风电场理论净发电量的估算方法及系统具有成本低和效率高的优势。

技术研发人员：陈圣哲,易侃,文仁强,张子良,王浩,张皓,杜梦蛟,贾天下,薛兆邦
受保护的技术使用者：长江三峡集团实业发展（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13