用于预测发电功率的方法及装置

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种用于预测发电功率的方法及装置。

背景技术

随着我国风电场站的数量和容量的增长，风电场对气象预报的要求也随之增加。在新能源功率预测业务中，气象预报的准确率会在很大程度的影响风电场的发电功率预测结果(特别是，风电场的超短期发电功率预测结果，超短期发电功率预测通常指的是风电场在自当前时刻起的未来4小时内的发电功率，其时间分辨率为15分钟)的准确率。

因此，迫切需要一种能够提升超短期发电功率预测的预报精度的方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于预测发电功率的方法及装置。

据本发明的一方面，提供一种用于预测发电功率的方法，所述方法包括：(a)获取目标区域在任意时刻的气象预报数据；(b)测量目标区域在所述任意时刻的实际气象数据；(c)使用所述实际气象数据来对所述气象预报数据进行数据同化处理，以获取修正的目标区域在所述任意时刻的气象预报数据；(d)根据修正的目标区域在所述任意时刻的气象预报数据，预测目标区域在自所述任意时刻起的预定时间段内的气象预报数据；(e)将预测的气象预报数据输入目标区域的风力发电机组的功率预测模型，以输出目标区域的风力发电机组在自所述任意时刻起的预定时间段内的发电功率。

优选地，目标区域在所述任意时刻的气象预报数据来自于全球天气预报系统。

优选地，在自所述任意时刻起的预定时间段内包括由预定时间间隔间隔开的多个时刻。

优选地，所述方法还包括：按照时间发生的先后顺序，针对所述多个时刻中的每个时刻重复执行步骤(a)至步骤(e)，以输出目标区域的风力发电机组在自所述多个时刻中的每个时刻起的预定时间段内的发电功率。

优选地，当针对所述多个时刻中的每个时刻重复执行步骤(a)至步骤(e)时，目标区域在所述任意时刻的气象预报数据来自于目标区域在自所述多个时刻中的与所述任意时刻相邻的上一个时刻起的预定时间段内的气象预报数据。

优选地，目标区域的风力发电机组在自所述任意时刻起的预定时间段内的发电功率为目标区域的风力发电机组在自所述任意时刻起的未来4小时内的超短期发电功率。

据本发明的另一方面，提供一种用于预测发电功率的装置，所述装置包括：气象获取单元，用于获取目标区域在任意时刻的气象预报数据；气象测量单元，用于测量目标区域在所述任意时刻的实际气象数据；数据同化单元，用于使用所述实际气象数据来对所述气象预报数据进行数据同化处理，以获取修正的目标区域在所述任意时刻的气象预报数据；气象预测单元，用于根据修正的目标区域在所述任意时刻的气象预报数据，预测目标区域在自所述任意时刻起的预定时间段内的气象预报数据；功率输出单元，用于将预测的气象预报数据输入目标区域的风力发电机组的功率预测模型，以输出目标区域的风力发电机组在自所述任意时刻起的预定时间段内的发电功率。

优选地，目标区域在所述任意时刻的气象预报数据来自于全球天气预报系统。

优选地，在自所述任意时刻起的预定时间段内包括由预定时间间隔间隔开的多个时刻。

优选地，所述装置还包括：循环同化单元，用于按照时间发生的先后顺序，针对所述多个时刻中的每个时刻重复执行所述气象获取单元、所述气象测量单元、所述数据同化单元、所述气象预测单元和所述功率输出单元，以输出目标区域的风力发电机组在自所述多个时刻中的每个时刻起的预定时间段内的发电功率。

优选地，当针对所述多个时刻中的每个时刻重复执行所述气象获取单元、所述气象测量单元、所述数据同化单元、所述气象预测单元和所述功率输出单元时，目标区域在所述任意时刻的气象预报数据来自于目标区域在自所述多个时刻中的与所述任意时刻相邻的上一个时刻起的预定时间段内的气象预报数据。

优选地，目标区域的风力发电机组在自所述任意时刻起的预定时间段内的发电功率为目标区域的风力发电机组在自所述任意时刻起的未来4小时内的超短期发电功率。

据本发明的另一方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序在被处理器执行时，实现如前面所述的用于预测发电功率的方法。

据本发明的另一方面，提供一种计算机设备，所述计算机设备包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如前面所述的用于预测发电功率的方法。

本发明所提供的用于预测发电功率的方法及装置能够有效地提升针对风电场的超短期发电功率预测的预报精度，进而实现对电网的安全调度。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于预测发电功率的处理的流程图；

图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于预测发电功率的装置的结构框图；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的用于超短期发电功率预测的快速同化过程的示意图；

图4是示出根据本发明的示例性实施例的用于超短期发电功率预测的快速同化过程的另一示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于预测发电功率的处理100的流程图。处理100可由包括处理器的任何终端处理设备来执行。

参照图1，可启动处理100。

在方框110中，处理100可获取目标区域在任意时刻的气象预报数据。该气象预报数据可通过全球天气预报系统(GFS)获得。然而，该气象预报数据可不限于通过前述GFS获得。因此，该气象预报数据还可通过其他气象预报系统或其他方式获得。

在方框120中，处理100可测量目标区域在所述任意时刻的实际气象数据。这些实际气象数据包括，但不限于，风电场测风塔气象数据、风机测风数据、地面站观测数据、探空观测数据等。

在方框130中，处理100可使用所述实际气象数据来对所述气象预报数据进行数据同化处理，以获取修正的目标区域在所述任意时刻的气象预报数据。

在方框140中，处理100可根据修正的目标区域在所述任意时刻的气象预报数据，预测目标区域在自所述任意时刻起的预定时间段内的气象预报数据。

在方框150中，处理100可将预测的气象预报数据输入目标区域的风力发电机组的功率预测模型，以输出目标区域的风力发电机组在自所述任意时刻起的预定时间段内的发电功率。

在方框150之后，处理100结束。

这种通过同化处理来修正气象预报数据的方式能够为目标区域(诸如，但不限于，风电场)在自任意时刻起的预定时间段内(特别是，未来4小时内)的超短期发电功率的预测提供可靠的气象预报数据。然而，由于这种气象预报结果需每4至6小时或更长时间才会更新一次，因此，这种低频同化处理方式无法有效地把握目标区域在自任意时刻起的预定时间段内的天气变化。

有鉴于此，在另一示例中，可在自任意时刻起的预定时间段内设置多个时刻，以使得在自所述任意时刻起的预定时间段内可包括由预定时间间隔间隔开的多个时刻，处理100可针对所述多个时刻中的每个时刻对气象预报数据进行同化处理，以此实现针对目标区域的气象预报数据的高频快速循环同化处理，从而进一步提升气象预报数据的精度。在该示例中，处理100可按照时间发生的先后顺序，针对所述多个时刻中的每个时刻重复执行方框110至方框150，以输出目标区域的风力发电机组在自所述多个时刻中的每个时刻起的预定时间段内的发电功率。在该示例中，当针对所述多个时刻中的每个时刻重复执行方框110至方框150时，目标区域在所述任意时刻的气象预报数据可从目标区域在自所述多个时刻中的与所述任意时刻相邻的上一个时刻起的预定时间段内的气象预报数据中获得。例如，在图4所示的用于超短期发电功率预测的快速同化过程400中，在自t

上述通过对气象预报数据进行高频快速循环同化处理的方式能够使得目标区域的气象预报数据得到及时更新，从而为目标区域的超短期发电功率预测提供了更优、更准确的气象预报数据。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于预测发电功率的装置200的结构框图。

参照图2，图2所示的装置200可包括气象获取单元210、气象测量单元220、数据同化单元230、气象预测单元240和功率输出单元250。气象获取单元210可用于获取目标区域在任意时刻的气象预报数据。该气象预报数据可通过全球天气预报系统(GFS)获得。然而，该气象预报数据可不限于通过前述GFS获得。因此，该气象预报数据还可通过其他气象预报系统或其他方式获得。气象测量单元220可用于测量目标区域在所述任意时刻的实际气象数据。这些实际气象数据包括，但不限于，风电场测风塔气象数据、风机测风数据、地面站观测数据、探空观测数据等。数据同化单元230可用于使用所述实际气象数据来对所述气象预报数据进行数据同化处理，以获取修正的目标区域在所述任意时刻的气象预报数据。气象预测单元240可用于根据修正的目标区域在所述任意时刻的气象预报数据，预测目标区域在自所述任意时刻起的预定时间段内的气象预报数据。功率输出单元250可用于将预测的气象预报数据输入目标区域的风力发电机组的功率预测模型，以输出目标区域的风力发电机组在自所述任意时刻起的预定时间段内的发电功率。

在另一示例中，可在自任意时刻起的预定时间段内设置多个时刻，以使得在自所述任意时刻起的预定时间段内可包括由预定时间间隔间隔开的多个时刻。相应地，图2所示的装置200还可包括循环同化单元(未示出)。循环同化单元可用于按照时间发生的先后顺序，针对所述多个时刻中的每个时刻重复执行图2所示的装置200中的气象获取单元210、气象测量单元220、数据同化单元230、气象预测单元240和功率输出单元250。在该示例中，当在针对所述多个时刻中的每个时刻重复执行图2所示的装置200中的气象获取单元210、气象测量单元220、数据同化单元230、气象预测单元240和功率输出单元250时，目标区域在所述任意时刻的气象预报数据可从目标区域在自所述多个时刻中的与所述任意时刻相邻的上一个时刻起的预定时间段内的气象预报数据中获得。

图2所示的装置200能够使得目标区域的气象预报数据得到及时更新，从而为目标区域的超短期发电功率预测提供了更优、更准确的气象预报数据。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的用于超短期发电功率预测的快速同化过程300的示意图。

参照图3，图3所示的用于超短期发电功率预测的快速同化过程300可仅包括1次冷启动，其中，冷启动自t

在图3所示的快速同化过程300中，处理100可利用WRF模式前处理(WPS)系统对t

图4是示出根据本发明的示例性实施例的用于超短期发电功率预测的快速同化过程400的另一示意图。

参照图4，图4所示的用于超短期发电功率预测的快速同化过程300可包括1次冷启动和n+1次热启动，其中，冷启动自t

在图4所示的快速同化过程400中，当运行冷启动时，处理100可利用WPS系统对t

在图4所示的快速同化过程400中，当运行第1次热启动时，处理100可利用WPS系统对t

在图4所示的快速同化过程400中，当运行第2次热启动时，处理100可利用WPS系统对t

以此类推，当运行第n+1次热启动时，处理100可利用WPS系统对t

通过采用上述实施过程，能够有效地提升针对风电场的超短期发电功率预测的预报精度，进而实现对电网的安全调度。

根据本发明的示例性实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行根据本发明的用于预测发电功率的方法的计算机程序。该计算机可读记录介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。

根据本发明的示例性实施例还提供一种计算机设备。该计算机设备包括处理器和存储器。存储器用于存储计算机程序。所述计算机程序被处理器执行使得处理器执行根据本发明的用于预测发电功率的方法的计算机程序。

尽管已参照优选实施例表示和描述了本申请，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。