风电预测装置及方法

技术领域

本发明涉及风力发电领域。更具体地说，本发明涉及一种风电预测装置及方法。

背景技术

随着节能减排的理念不断发展，新型能源尤其是风电能源今年在我国得到大力发展，风电场作为并网电源，需要参与日前市场竞价，因此对风电功率预测的依赖性和需求度越来越大，但是由于风能发电受天气气象影响，具有较强的不准确性与不确定性，各个风电场难以在单位时间内得到与理论发电量完全一致的发电量，一般会有5％-10％的发电量误差，除了对于电网并网造成影响，对电网运行也会造成经济损失。

为了更好达到执行风电场的单位时间发电量计划，除了及时调配风电场内各风电机工作状态，还需对于风电场进行发电量的预测，目前风电场常采用各类预测软件或模型，利用风场的历史气象数据先对整个风电场的短期功率、超短期发电功率进行预测，例如然后基于预测结果进行风电场短期发电量计划的制定，授权号CN114048930B的专利中公开了一种基于数学模型建立了超短期风电场功率的预测方法及设备，可以得到风场超短期的风电功率预测，但是各类方法的预测模型均有误差，而且在执行发电计划的过程中，难以对发电量的偏差进行补足，因此有必要发明一种风电预测装置，除了可采集气象数据，还可基于发电量计划进行有效的修正，使得风电场精准执行发电量预测结果的目的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种风电预测装置及方法，其可以捕捉气象数据并基于气象数据制定短期和超短期发电量计划，并在发电工作中不断修正实时发电量达到精准执行发电量计划的目的。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种风电预测装置及方法，其包括：

组合式机舱，其包括组合支架，组合支架包括第一台架，第一台架向上安设有多个架体立柱，所有架体立柱中部共同连接有第二台架，所述第一台架底面向平面外连接有机舱底板，机舱底板外包覆有机舱罩，第一台架与第二台架之间被机舱罩围闭的空间为第一舱室，第二台架以上被机舱机罩围闭的空间为第二舱室，第二舱室上安装有气象测量装置；

主发电机机组，主发电机机组位于所述第一舱室内并安装于所述第一台架上，其在组合式机舱外连有主风轮；

辅发电机机组，辅发电机机组位于所述第二舱室内并安装于所述第二台架上，其在组合式机舱外连有辅风轮，辅风轮与主风轮相对且不同轴线，辅发电机机组额定功率小于主发电机机组额定功率的20％；

风机塔筒，其上可转动连接有可调承台，可调承台上固定连接所述组合支架。

优选的是，所述第一舱室的净长度、宽度、高度均大于第二舱室，所述第一台架在第一舱室内延轴向通长，第一台架与机舱罩两侧壁之间距离1000mm以上，所述第一舱室中安置有电气控制柜和数据采集传输设备，其信号连接总服务器。

优选的是，所述第二舱室内安设有风冷冷却装置，所述风冷冷却装置由所述辅发电机机组供电。

优选的是，所述气象测量装置用于采集风速、风向、温度、湿度、气压的参数并传输至数据采集传输设备，数据采集传输设备对所获得的各类数据进行处理与储存。

优选的是，所述主发电机机组为双馈式感应发电机组，主发电机机组包括第一慢速轴，其与主风轮轴承连接，第一慢速轴向第一舱室内依次连接有第一齿轮变速箱、第一高速轴与主发电机，所述辅发电机机组为双馈式感应发电机组，辅发电机机组包括第二慢速轴其与辅风轮轴承连接，其向第二舱室内依次连接第二齿轮变速箱、第二高速轴与辅发电机。

优选的是，所述组合支架由轻钢型材制成。

优选的是，所述的风电预测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.各风电预测装置的数据采集控制器将历史采集数据发送至总服务器中进行汇总，总服务器联网获取历史风场气象数据与气象实时数据；

S2.总服务器对各台风电预测装置的主发电机机组进行之后0-72小时的短期功率预测，从而得到整个风电场的短期预测发电量并上报，并以每15分钟为时间单位，将短期预测发电量拆分，得到数个超短期预测发电量。

S3.发电计划执行后，时刻监控各个主发电机机组功率，并每15分钟进行主发电机机组发电量统计，若主发电机机组实时发电量小于对应的该时间段超短期预测发电量时，通过调配各个辅发电机机组在下一15分钟的时间段补足该段发电量亏空，若主发电机机组发电量大于该超短期预测发电量，则通过调配下一15分钟的时间段内主发电机机组和辅发电机机组的工作数量进行发电量的减少；

S4.以15分钟为时间单位重复步骤S3，以达到精准完成短期预测发电量的目标。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明自行采集气象数据并传输至总服务器中进行风电场短期及超短期发电量的预测。

第二、本发明的一大一小发电机机组可以针对单位时间内发电量的误差进行灵活调配，有发电量调控手段，短期发电量预测结果精确可控。

附图说明

图1为本发明的一种技术方案中风电预测装置的整体结构示意图；

图2为本发明的一种技术方案中风电预测装置的内部结构示意图；

图3为本发明的一种技术方案中风电预测装置的构造功能示意图

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～3所示，本发明提供了风电预测装置，包括：

组合式机舱60，其包括组合支架3，组合支架3包括第一台架31，第一台架31向上安设有多个架体立柱33，所有架体立柱33中部共同连接有第二台架32，所述第一台架31底面向平面外连接有机舱底板62，机舱底板62外包覆有机舱罩600，第一台架31与第二台架32之间被机舱罩600围闭的空间为第一舱室601，第二台架32以上被机舱罩600围闭的空间为第二舱室602，第二舱室602上安装有气象测量装置5；

主发电机机组1，主发电机机组1位于所述第一舱室601内并安装于所述第一台架31上，其在组合式机舱60外连有主风轮11；

辅发电机机组2，辅发电机机组2位于所述第二舱室602内并安装于所述第二台架32上，其在组合式机舱60外连有辅风轮21，辅风轮21与主风轮11相对且不同轴线，辅发电机机组2额定功率小于主发电机机组1额定功率的20％；

风机塔筒6，其上可转动连接有可调承台61，可调承台61上固定连接所述组合支架3。

在本技术方案中，风机塔筒6固定在构筑物地基上，通过可调承台61控制组合式机舱60旋转和俯仰从而使其上主风轮11在工作时保持迎风状态，主风轮11和辅风轮21分别与主发电机机组1和辅发电机机组2连接，通过在风荷载下旋转从而带动各自所连接的发电机，将风荷载转化为机械荷载并进行发电，气象测量装置5接收风场数据并将信号传至组合式机舱60内的数据采集传输设备71或直接传输至风电场的控制站中，作为风力发电功率和发电量预测的数据，整个风电场的发电量主要由各风电预测装置的主发电机机组1提供，辅发电机机组2为组合式机舱60内各用电设备及风电场内其他用电供电，并在主发电机机组1单位时间内发电量不足时进行补电，所述辅发电机机组2的额定功率约为主发电机机组1的额定功率的20％，且辅风轮21的扫风面积为主风轮11扫风面积的20％-30％，可在风量不足主发电机机组1功率降低的情况下依旧稳定输出。

在本技术方案中，主发电机机组1额定功率较大，并做为整个风电场中唯一的供电装置参与风电场发电量预测中，辅发电机机组2功率较小但可在不稳定的风环境下维持稳定的功率，辅发电机机组2作为发电设备在整个风电场发电量正常时仅对风电场内用电量较小的设备进行供电，当突然性的风力变化使得主发电机机组1不能按原超短期预测发电量进行输出时，保持较稳定功率的辅发电机机组2除设备供电外，额外进行该单位时间段内发电量预测误差的补足，从而使得风电场短期发电量预测精准，并且一主一辅的发电机配置，使得可能受天气变化产生较大发电量误差的主发电机机组1只进行电网供电的任务，受天气变化影响较小的辅发电机机组2可灵活参与风电场各类任务中。

在另一种技术方案中，所述第一舱室601的净长度、宽度、高度均大于第二舱室602，所述第一台架31在第一舱室601内沿轴向通长，第一台架31与机舱罩600两侧壁之间距离1000mm以上，所述第一舱室601中安置有电气控制柜72和数据采集传输设备71，其信号连接总服务器8，所述第一舱室601与第二舱室602相通，由于辅发电机机组2的设备所需空间远小于主发电机机组1，故第二舱室602的空间尽可能小，第一舱室601除容纳主发电机机组1外还需两侧保留检修空间并容纳电器设备，可选的是，电气控制柜72和数据采集传输设备71亦可置于风机塔筒6的底部，数据采集传输设备71具有数据初步处理功能和存储功能，总服务器8可实时接受风电场内所有数据采集传输设备71的信号，总服务器8内有相应计算软件，通过接受气象预报、风电场内各风机预测装置的数据，处理得到风电场短期和超短期预测发电量。

在另一种技术方案中，所述第二舱室内安设有风冷冷却装置4，所述风冷冷却装置4由所述辅发电机机组2供电，风冷冷却设备4的进风口设于第二舱室602外，并通过风道与组合式机舱60内的各发热部件相通，利用冷气流对各发热部件进行散热。

在另一种技术方案中，所述气象测量装置5用于采集风速、风向、温度、湿度、气压的参数并传输至数据采集传输设备71，数据采集传输设备71对所获得的各类数据进行处理与储存。

在另一种技术方案中，所述主发电机机组1为双馈式感应发电机组，主发电机机组1包括第一慢速轴12，其与主风轮11轴承连接，第一慢速轴12向第一舱室601内依次连接有第一齿轮变速箱13、第一高速轴14与主发电机15，所述辅发电机机组2为双馈式感应发电机组，辅发电机机组包括第二慢速轴22其与辅风轮21轴承连接，其向第二舱室602内依次连接第二齿轮变速箱23、第二高速轴24与辅发电机25，可选的是，主发电机机组1和辅发电机机组2可采用直驱式或半直驱式的发电机机组。

在另一种技术方案中，所述组合支架3由轻钢型材制成，轻钢型材配合关键承重部位的缀板补强措施，可以固定主发电机机组1的同时，较好承托辅发电机机组2及第二舱室602内其他设备。

在另一种技术方案中，风电预测装置的使用方法为：

S1.各风电预测装置的数据采集控制器71将历史采集数据发送至总服务器8中进行汇总，总服务器联网8获取历史风场气象数据与气象实时数据；

S2.总服务器8对各台风电预测装置的主发电机机组1进行之后0-72小时的短期功率预测，从而得到整个风电场的短期预测发电量并上报，并以每15分钟为时间单位，将短期预测发电量拆分，得到数个超短期预测发电量。

S3.发电计划执行后，时刻监控各个主发电机机组功率，并每15分钟进行主发电机机组发电量统计，若主发电机机组实时发电量小于对应的该时间段超短期预测发电量时，通过调配各个辅发电机机组在下一15分钟的时间段补足该段发电量亏空，若主发电机机组发电量大于该超短期预测发电量，则通过调配下一15分钟的时间段内主发电机机组和辅发电机机组的工作数量进行发电量的减少；

S4.以15分钟为时间单位重复步骤S3，以达到精准完成短期预测发电量的目标。

上述技术方案中，步骤S1、S2中数据采集和风电发电量预测的工作均可由现有风电功率预测软件进行处理，步骤S3中，若在某一15分钟的T

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。