基于新能源的发电分析方法及相关设备

技术领域

本申请的实施例涉及技术领域，尤其涉及一种基于新能源的发电分析方法及相关设备。

背景技术

在对新能源电场的发电电量和受阻电量的分析中，受阻电量可能由于多种原因导致，在不具备精细化分析的情况下，往往还会令场站资源利用率和设备利用率不高，并难以得到精确细化的指标统计校核结果。

基于此，需要一种能够对新能源电场的发电和受阻电量进行细化分析的方案。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基于新能源的发电分析方法及相关设备。

基于上述目的，本申请提供了基于新能源的发电分析方法，包括：

接收新能源电场发来的新能源基础数据，采用四分位法对所述新能源基础数据筛选，得到所述新能源电场正常运行的正常数据；

通过对所述正常数据进行分段，得到所述新能源电场的有效数据，并采用最小二乘法对所述有效数据进行拟合，得到寻优参数；

利用寻优参数计算所述新能源电场的理论功率，利用所述理论功率与所述新能源基础数据中的实际功率确定受阻电量，根据所述新能源电场中各个风机的发电状态，对所述受阻电量的评估。

进一步地，采用四分位法对所述新能源基础数据筛选，包括：

去除所述新能源基础数据中的空值和连续重复值，得到待筛选的数列；

根据所述数列中数据的个数，确定所述数列中的下四分位数、中位数和上四分位数；

利用所述下四分位数和所述上四分位数计算最大估计值和最小估计值；

将所述数列中大于所述最大估计值和小于所述最小估计值的数据确定为异常数据；

通过去除所述异常数据，筛选出所述正常数据。

进一步地，采用最小二乘法对所述有效数据进行拟合，包括：

建立如下所示的公式，对所述有效数据进行拟合：

AхX=B

其中，A表示第一寻优参数，B表示第二寻优参数，X表示在所述公式的参量；

在所述有效数据中，确定各个数据的误差的平方和最小时匹配的所述第一寻优参数。

进一步地，利用寻优参数计算所述新能源电场的理论功率，包括：

利用所述寻优参数构建如下所示的理论功率计算模型：

W=A

其中，W表示所述理论功率，A

利用所述理论功率计算模型计算所述新能源电场中每台风机的单机理论功率；

通过对全部风机各自的单机理论功率求和，得到所述新能源电场的所述理论功率。

进一步地，利用所述理论功率与所述新能源基础数据中的实际功率确定受阻电量，包括：

确定所述理论功率与所述实际功率之间的差值；

通过计算所述差值的积分，确定所述受阻电量。

进一步地，根据所述新能源电场中各个风机的发电状态，对所述受阻电量的评估，包括：

将所述发电状态划分为正常发电状态、场内受阻状态和场外受阻状态；

根据所述发电状态，将所述受阻电量确定为所述新能源电场的场内受阻电量或场外受阻电量中的一类。

进一步地，将所述发电状态划分为正常发电状态、场内受阻状态和场外受阻状态之后，还包括：

确定正常发电状态的风机数量、场内受阻状态的风机数量和场外受阻状态的风机数量；

根据所述场内受阻状态的风机数量，确定所述新能源电场的场内受阻电量；

根据所述场内外受阻状态的风机数量，确定所述新能源电场的场外受阻电量。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种基于新能源的发电分析装置，包括：数据质量控制模块、参数确定模块和评估模块；

其中，所述数据质量控制模块，被配置为，接收新能源电场发来的新能源基础数据，采用四分位法对所述新能源基础数据筛选，得到所述新能源电场正常运行的正常数据；

所述参数确定模块，被配置为，过对所述正常数据进行分段，得到所述新能源电场的有效数据，并采用最小二乘法对所述有效数据进行拟合，得到寻优参数；

所述评估模块，被配置为，利用寻优参数计算所述新能源电场的理论功率，利用所述理论功率与所述新能源基础数据中的实际功率确定受阻电量，根据所述新能源电场中各个风机的发电状态，对所述受阻电量的评估。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一项所述的基于新能源的发电分析方法。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其中，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述基于新能源的发电分析方法。

从上面所述可以看出，本申请提供的基于新能源的发电分析方法及相关设备，基于新能源基础数据，综合考虑了数据的质量和数据的有效性，来进行数据的筛选和数据的分段，并得到有效数据，通过最小二乘法进行拟合后，可以得到最优的参数，也即使得误差的平方和最小的参数，并基于此可以确定新能源电场的理论功率，基于理论功率和获取的实际功率，可以计算出受阻电量，并结合风机的状态对受阻电量进行评估，从而实现对新能源电场中电量的精细化分析和校核。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的基于新能源的发电分析方法的流程图；

图2为本申请实施例的风电消纳过程评价的流程图；

图3为本申请实施例的基于新能源的发电分析装置结构示意图；

图4为本申请实施例的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请的实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请的实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

如背景技术部分所述，相关的基于新能源的发电分析方法还难以满足实际生产的需要。

申请人在实现本申请的过程中发现，相关的基于新能源的发电分析方法存在的主要问题在于：在对新能源电场的发电电量和受阻电量的分析中，经常存在分析难以精细化的问题，以风电场为例，由于风的波动性、间歇性导致风电场出力具有不确定性，使电网公司在制定调度计划和风电场在制定风电机组检修计划时存在困难。

此外，受阻电量可能由于多种原因导致，在不具备精细化分析的情况下，往往还会令场站资源利用率和设备利用率不高，并难以得到精确细化的指标统计校核结果。

基于此，本申请中的一个或多个实施例提供了基于新能源的发电分析方法，以下结合附图详细说明本申请的实施例。

参考图1，本申请一个实施例的基于新能源的发电分析方法，其中，该方法可以由调度新能源电场的调度平台来执行，并具体包括以下步骤：

步骤S101、接收新能源电场发来的新能源基础数据，采用四分位法对所述新能源基础数据筛选，得到所述新能源电场正常运行的正常数据。

在本申请的实施例中，将风电场和光伏电场作为具体示例的新能源电场，该风电场可以具备包括多个风机的风电机组，光伏电场中具备多个光伏发电单元，并均可以向调度平台上传相关的海量数据。

具体地，如图2所示，通过风机机组可以通过预置的风电监控系统获取风电基础运行数据，风电基础运行数据包括：风电场、汇集线、风电机组和测风塔的实测数据；通过光伏发电单元可以预置的光伏监控系获取光伏基础运行数据，例如辐照仪的实测数据。

进一步地，如图2所示，风电基础运行数据和光伏基础运行数据作为SCADA（新能源基础数据）上传至调度平台。

进一步地，新能源电场中的单个风机和光伏发电单元还存储有单机台账，并发送至调度平台，以令调度平台的OMS（调度生产管理系统）生成新能源电场整体的场站台账，可以确定，场站台账中包括有风电基础台账数据和光伏基础台账数据。

其中，以风电场为例，调度平台获取的风电基础台账数据中，可以包括：风电场地形地貌数据，和地标粗糙度数据等。

进一步地，基于获取到的新能源基础数据，可以通过对新能源基础数据的数据质量进行控制，来剔除其中的异常数据，也即，进行图2中的步骤：新能源海量运行数据质量控制。

其中，在新能源基础数据中，往往存在缺省数据、错误数据和异常数据，因此需要对海量的新能源基础数据进行数据清洗和挖掘。

具体地，新能源基础数据中，以风电基础运行数据中测量的风速数据和实际的功率数据为例，首先，可以去除其中的空值和连续重复值，也即剔除数据缺省值和长时段恒值，基于此，可以得到待筛选的数据，并将其排列成数列，以用于四分位法的筛选，其中，在排列成数列时，可以按照各个数据的取值，从小到大排列，并将取值最小的数据作为数列的下界，将取值最大的数据作为数列的上界。

进一步地，对待筛选的数列，可以根据该数列中的数据个数，来确定其中的上四分位数、中位数和下四分位数。

其中，上四分位数表示为Q1，中位数表示为Q2，下四分位数表示为Q3。

在具体的示例中，可以将数列中的数据个数视为n个，当

进一步地，当

相似地，对于Q2，可以计算

对于Q3，可以计算

在具体的示例中，以Q1为例，例如，

进一步地，可以利用上四分位数和下四分位数，构建如下所示的最小估计值的公式：

最小估计值=Q1-Kх(Q3-Q1)

相似地，可以利用上四分位数和下四分位数，构建如下所示的最大估计值的公式：

最小估计值=Q3+Kх(Q3-Q1)

其中，K表示异常度参数，当K的取值不同时，则可以划分出不同异常程度的数据。

具体地，可以将小于最小估计值和大于最大估计值的数据划分为异常数据，当K取值不同时，最小估计值和最大估计值所划分出的数据不同，基于此，可以通过K的不同取值，来确定不同异常程度的数据。

在具体的示例中，K的取值可以是1.5或者3，当K取值为1.5时，可以认为以中度异常为标准，可以划分出属于中度异常数据和极度异常数据；当K取值为3时，可以认为以极度异常为标准，可以划分出属于极度异常数据。

可以看出，通过去除小于最小估计值和大于最大估计值的异常值，可以筛选出非异常的正常数据。

在本实施例中，上述筛选出的正常数据代表了新能源电场正常运行的数据；具体地，以风电场作为具体地示例，正常数据可以表示各个正常运行的风电机组的数据。

在一些其他实施例中，在获得正常数据后，可以设置数据条数阈值，例如6000条，当正常数据大于6000条时，则认为得到的正常数据是数据较全的。

进一步地，当获得的正常数据小于等于设置的数据阈值时，例如小于等于6000条数据时，则可以认为得到的正常数据中存在不合理值，并对实测气象数据，例如风速数据中的恒值和缺省值进行排除，同时，对测量的实际的功率数据中的恒值和缺省值进行排除。

步骤S102、通过对所述正常数据进行分段，得到所述新能源电场的有效数据，并采用最小二乘法对所述有效数据进行拟合，得到寻优参数。

在本申请的实施例中，基于上述得到的正常数据，可以对其进行分段，来确定出正常数据中的有效部分，也即有效数据，并利用有效数据进行拟合。

在本实施例中，以新能源电场中的风电场为例，当风机处于不同风速，其做功的功率是不同的，并且当风机所处环境的风速低于设计的风速阈值时，可以认为该风机是不做功的，或者说，该风机在当前低于风速阈值的风速环境下的功率是无效功率，其中，风速阈值可以通过对全部正常数据进行统计，在统计中根据不同的切入切出风速与功率的关系来确定风速阈值。

进一步地，可以利用设置的风速阈值来进行风速段的划分，并将高于等于风速阈值的风速段所对应的功率数据作为新能源电场的有效数据。

在本实施例中，基于上述确定出的有效数据，可以采用最小二乘法来对有效数据进行拟合。

在一些实施例中，以风速0时，功率为2；风速1时，功率为1；以及，风速2时，功率为3作为三组从风电场所监测到的数据，也即：（0，2），（12），（2，3）。

进一步，需要找到一条直线y=ax+b最可能穿过上述的三个数据点，也即距离上述三个数据点最近，为了表述方便，使用x

可以得到如下所示的变换：

可以看出，A作为第一寻尤参数，表示UхV的矩阵，B作为第二寻优参数，表示Uх1的列向量，X作为参量，表示Vх1的列向量。

进一步地，利用监测到的有效数据，来确定各个数据的误差的平方和，并确定误差的平方和达到最小时，所对应匹配的第一寻优参数和第二寻优参数。

其中，第一寻优参数可以包括A

步骤S103、利用寻优参数计算所述新能源电场的理论功率，利用所述理论功率与所述新能源基础数据中的实际功率确定受阻电量，根据所述新能源电场中各个风机的发电状态，对所述受阻电量的评估。

在本申请的实施例中，基于上述确定的寻优参数，可以计算新能源电场总体的理论功率，并以此来确定受阻电量。

基于此，以风电场为例，可以构建理论功率计算模型来分别计算各个风机的理论功率。

具体地，可以利用第一寻优参数构建如下所示的理论功率计算模型：

W=A

其中，W表示理论功率，x表示所述有效数据，A

进一步地，对于风电场中的总理论功率，也即新能源电场的理论功率来说，可以通过对各个风机各自的理论功率进行求和来得到。

具体地，例如风电场中具有M个正常发电的风机，可以将各个风机的理论功率分别表示为P

进一步地，可以对M个风机的理论功率进行求和，得到：

P=P

其中，P表示新能源电场的理论功率。

进一步地，根据得到的新能源电场的理论功率，结合监测到的实际功率，可以对受阻电量进行判断和分析。

在本实施例中，可以将风机的发电状态分为正常发电、场内受阻和场外受阻三，并将由场内受阻或场外受阻所涉及的电量均作为受阻电量。

进一步地，对于新能源电场中的各个风机，可以采取如下所示的受阻电量公式计算该风机的受阻电量：

其中，P

进一步地，根据获取的风机状态，可以评估出该受阻电量是由新能源电场场内的原因导致的场内受阻，或者由新能源电场场外的原因导致的场外受阻，并利用场内受阻的各个单个风机的受阻电量来确定新能源电场的场内受阻电量，利用场内外受阻的各个单个风机的受阻电量来确定新能源电场的场外受阻电量。

在具体的实施例中，按照上述划分的风机状态，在一个采样周期ΔT 内，将正常发电状态的风机组成集合ψ，并满足如下所示的公式：

P

其中，i=1,……,M，P

进一步地，将场内受阻状态的风机组成集合Θ，并满足如下所示的公式：

其中，j=1,……,N，N表示场内受阻状态的风机台数，W

进一步地，将场外受阻状态的风机组成集合Ω，并满足如下所示的公式：

其中，k=1,……,R，R表示场外受阻状态的风机台数，W

可见，本申请的实施例的基于新能源的发电分析方法，基于新能源基础数据，综合考虑了数据的质量和数据的有效性，来进行数据的筛选和数据的分段，并得到有效数据，通过最小二乘法进行拟合后，可以得到最优的参数，也即使得误差的平方和最小的参数，并基于此可以确定新能源电场的理论功率，基于理论功率和获取的实际功率，可以计算出受阻电量，并结合风机的状态对受阻电量进行评估，从而实现对新能源电场中电量的精细化分析和校核。

需要说明的是，本申请的实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本申请的实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

需要说明的是，上述对本申请的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请的实施例还提供了一种基于新能源的发电分析装置。

参考图3，所述基于新能源的发电分析装置，包括：数据质量控制模块301、参数确定模块302和评估模块303；

其中，所述数据质量控制模块301，被配置为，接收新能源电场发来的新能源基础数据，采用四分位法对所述新能源基础数据筛选，得到所述新能源电场正常运行的正常数据；

所述参数确定模块302，被配置为，过对所述正常数据进行分段，得到所述新能源电场的有效数据，并采用最小二乘法对所述有效数据进行拟合，得到寻优参数；

所述评估模块303，被配置为，利用寻优参数计算所述新能源电场的理论功率，利用所述理论功率与所述新能源基础数据中的实际功率确定受阻电量，根据所述新能源电场中各个风机的发电状态，对所述受阻电量的评估。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请的实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的基于新能源的发电分析方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请的实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一实施例所述的基于新能源的发电分析方法。

图4示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线 1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU（Central Processing Unit，中央处理器）、微处理器、应用专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本申请实施例所提供的技术方案。

存储器1020可以采用ROM（Read Only Memory，只读存储器）、RAM（Random AccessMemory，随机存取存储器）、静态存储设备、动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本申请实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入/输出模块可以作为组件配置在设备中（图中未示出），也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块（图中未示出），以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式（例如USB、网线等）实现通信，也可以通过无线方式（例如移动网络、WIFI、蓝牙等）实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件（例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040）之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本申请实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的基于新能源的发电分析方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的基于新能源的发电分析方法。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存（PRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、其他类型的随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能光盘（DVD）或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的基于新能源的发电分析方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请的实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路（IC）芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请的实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请的实施例的平台的（即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内）。在阐述了具体细节（例如，电路）以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请的实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构（例如，动态RAM（DRAM））可以使用所讨论的实施例。

本申请的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请的实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。