基于实际运行数据的风电场功率曲线优化方法

doi:10.11930/j.issn.1004-9649.2016.03.148.06

中国电力 ›› 2016, Vol. 49 ›› Issue (3): 148-153.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2016.03.148.06

基于实际运行数据的风电场功率曲线优化方法

饶日晟¹，叶林¹，任成¹，宋旭日²，郎燕生²，靳晶新³

1. 中国农业大学信息与电气工程学院，北京 100083;
2. 中国电力科学研究院电力自动化所，北京 100192;
3. 内蒙古自治区水利水电勘测设计院，内蒙古呼和浩特 010021

收稿日期:2015-10-08 出版日期:2016-03-20 发布日期:2016-04-08
作者简介:饶日晟（1992—），男，福建南平人，硕士研究生，从事电力系统运行与控制、新能源发电技术方面的研究。E-mail: rrs@cau.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（51477174，51174290，51077126）；教育部高等学校博士学科点专项科研资助基金（20110008110042）；国家电网公司科技项目（DZB51201503568）

Wind Farm Power Curve Optimization Based on Actual Operating Data

RAO Risheng¹, YE Lin¹, REN Cheng¹, SONG Xuri², LANG Yansheng², JIN Jingxin³

1. College of Information and Electrical Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China;
2. Power Automation Department, China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China;
3. Inner Mongolia Water Resources and Hydropower Survey and Design Institute, Hohhot 010021, China

Received:2015-10-08 Online:2016-03-20 Published:2016-04-08
Supported by:
This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51477174, 51174290, 51077126) and Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education(SRFDP) of China(No. 20110008110042); Science and Technology Project of SGCC (No. DZB51201503568).

摘要/Abstract

摘要： 根据风电场的实际运行数据分析风电场风速与风电场输出功率的统计规律，在传统风速区间划分的基础上提出一种风电场功率曲线的优化方法，通过对每个风速区间分配等量的历史观测数据，采用分段最小二乘线性回归方法对风速与输出有功功率之间的关系进行拟合，建立了风电场基于实际运行数据的优化功率曲线，并利用风电场实测数据对优化功率曲线进行验证分析。算例结果表明，风电场功率曲线优化方法精度较高，能够更准确反映风电场实际运行特性，可为风电场运行特性分析及并网研究提供参考。

关键词: 电力系统, 运行数据, 观测数据, 风电场, 风速-功率特性, 分段拟合, 最小二乘法, 线性回归, 优化功率曲线

Abstract: This paper analyzes the statistical relationship between wind farm’s wind speed and power output using actual operating data. It proposes a methodology to optimize the power output curve for a wind farm based on the traditional wind speed partitioning approach. Historical observation data is equally distributed into each wind speed interval. A piecewise least squares linear regression approach is used to determine the best fir between the wind speed and the power output, and to establish the optimal power output curve using actual operating data. The power output curve is further tested with observed data in real time. Case studies indicate that the power output curve optimization method has high accuracy and can better reflect the actual operating characteristic of a wind farm. The methodology contributes to the study of wind farm operational characteristics and wind power integration research.

Key words: power system, operating data, observed data, wind farm, wind speed vs. power characteristic, piecewise fitting, least square method, linear regression method, optimal power curve

中图分类号:

TM614

饶日晟，叶林，任成，宋旭日，郎燕生，靳晶新. 基于实际运行数据的风电场功率曲线优化方法[J]. 中国电力, 2016, 49(3): 148-153.

RAO Risheng, YE Lin, REN Cheng, SONG Xuri, LANG Yansheng, JIN Jingxin. Wind Farm Power Curve Optimization Based on Actual Operating Data[J]. Electric Power, 2016, 49(3): 148-153.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://www.electricpower.com.cn/CN/10.11930/j.issn.1004-9649.2016.03.148.06

https://www.electricpower.com.cn/CN/Y2016/V49/I3/148

参考文献

[1] 侯喆瑞，张鑫，张嵩. 风力发电的发展现状与关键技术研究综述[J]. 智能电网，２０１４，２（２）：２２－２７．
HOU Zherui, ZHANG Xin, ZHANG Song. Review on development status and key technologies of wind power [J]. Smart Grid, 2014, 2(2): 22-27.
[2] 李军军，吴政球，谭勋琼，等. 风力发电及其技术发展综述[J]. 电力建设，2011，32（8）：64-72.
LI Junjun, WU Zhengqiu, TAN Xunqiong, et al. Review of wind power generation and relative technology development [J]. Electric Power Construction, 2011, 32(8): 64-72.
[3] 刘开俊. 风电并网对电网的影响分析及解决方案[J]. 中国电力，2012，46（9）：7-10，16.
LIU Kaijun. Impacts and solutions of wind power integration on grids [J]. Electric Power, 2012, 46(9): 7-10, 16
[4] 乔嘉赓，鲁宗相，闵勇，等. 风电场并网的新型实用等效方法[J]. 电工技术学报，２００９，２４（４）：１９９－２１３．
QIAO Jiageng, LU Zongxiang, MIN Yong, et al. New dynamic equivalence method for grid-connected wind farm [J]. Transactions of China Electro technical Society, 2009, 24(4):199-213.
[5] 兰华，尹鹏，蔡国伟，等. 风电场中静止同步补偿器的输入-输出反馈线性化控制[J]. 电网技术，2009，33（17）：141-145.
LAN Hua, YIN Peng, CAI Guowei, et al. Input-output feedback linearization control for static synchronous compensator in wind farm [J]. Power System Technology, 2009, 33(17): 141-145.
[6] 周专，姚秀萍，常喜强，等. 大规模风电并网对孤网频率稳定性影响的研究[J]. 中国电力，2014，47（3）：28-32.
ZHOU Zhuan, YAO Xiuping, CHANG Xiqiang, et al. Study of impact of bulk wind power integration on isolated grid frequency stability [J]. Electric Power, 2014, 47(3): 28-32.
[7] 卢焕丽，康积涛，罗强. 风电并网对电力系统电压稳定的分岔影响[J]. 中国电力，２０１４，４７（１）：７５－８０．
LU Huanli, KANG Jitao, LUO Qiang. The bifurcation effect of wind farm on voltage stability of power system [J]. Electric Power, 2014, 47(1): 75-80.
[8] 苏勋文，徐殿国，卜树坡. 风速波动下风电场变参数等值建模方法[J]. 电工技术学报，2013，28（3）：277-284.
SU Xunwen, XU Dianguo, BU Shupo. Variable parameter equivalent modeling method of wind farms under wind speed fluctuations [J]. Transactions of China Electro technical Society, 2013, 28（3）: 277-284.
[9] 宋旭日，赵鸿图，王磊，等. 基于EMTP/ATP的户用光伏发电系统建模与仿真[J]. 电网与清洁能源，2013，29（5）：45-51，60.
SONG Xuri, ZHAO Hongtu, WANG Lei, et al. Modeling and simulation of household photovoltaic power system based on EMTP/ATP [J]. Power System and Clean Energy, 2013, 29(5):45-51, 60.
[10] 李光允，陈小虎，唐国庆. 大型风力发电场等值建模研究综述[J]. 华北电力大学学报，2006，33（1）：42-46.
LI Guangyun, CHEN Xiaohu, TANG Guoqing. Review on equivalent modeling for large-scale wind power field [J]. Journal of North China Electric Power University, 2006, 33(1): 42-46.
[11] 蔡国伟，孙正龙，孔令国，等. 基于两步聚类法的受扰机群同调性分析[J]. 中国电力，2013，46（2）：46-49，54.
CAI Guowei, SUN Zhenglong, KONG Lingguo, et al. Coherency analysis of disturbed generator groups based on twostep cluster [J]. Electric Power, 2013, 46(2): 46-49, 54.
[12] 蒙晓航，叶林，赵永宁. 永磁直驱同步风电场多机动态等值模型[J]. 电力系统保护与控制，2013，41（14）：25-32.
MENG Xiaohang, YE Lin, ZHAO Yongning. Dynamic multi- machine equivalent model of direct drive permanent magnet synchronous generators of wind farm [J]. Power System Protection and Control, 2013, 41(14): 25-32.
[13] 李立成，叶林. 永磁直驱风电机组的风电场动态等效方法[J]. 电力系统保护与控制，2013，41（1）：204-210.
LI Licheng, YE Lin. Dynamic equivalencing method for wind farms with permanent magnet direct-drive wind turbines [J]. Power System Protection and Control, 2013, 41(1): 204-210.
[14] 严干贵，李鸿博，穆钢，等. 基于等效风速的风电场等值建模[J]. 东北电力大学学报，2011，31（3）：13-19.
YAN Gangui, LI Hongbo, MU Gang, et al. Equivalent model of wind farm by using the equivalent wind speed [J]. Journal of Northeast Dianli University, 2011, 31（3）：13-19.
[15] 苏勋文，米增强，陈盈今，等. 基于运行数据的风电机组建模方法[J]. 电力系统保护与控制，2010，38（9）：50-54，71.
SU Xunwen, MI Zengqiang, CHEN Yingjin, et al. Method for modeling wind turbines based on operating data [J]. Power System Protection and Control, 2010, 38(9): 50-54, 71.
[16] 余洋，米增强，刘兴杰，等. 基于运行数据的大型风电场建模方法研究[J]. 太阳能学报，２０１１，３２（１０）：１５４３－１５４８．
YU Yang, MI Zengqiang, LIU Xingjie, et al. Modeling method of large-scale wind farm based on operating data[J]. ACTA Energiae Solaris Sinica, 2011, 32(10): 1543-1548.
[17] 郎斌斌，穆钢，严干贵，等. 联网风电机组风速-功率特性曲线的研究[J]. 电网技术，2008，32（12）：70-74.
LANG Binbin, MU Gang, YAN Gangui, et al. Research on wind speed vs output power characteristic curve of wind power generator interconnected with power grid[J]. Power System Technology, 2008, 32(12): 70-74.
[18] 师毓佳，王斌，沙玉婷，等. 基于PLC的风电机组仿真系统[J].中国电力，2０１２，４５（７）：６８－７２．
SHI Yujia, WANG Bin, SHA Yuting, et al. A PLC-based wind turbine simulation system [J]. Electric Power, 2012, 45(7): 68-72.
[19] 王钤，潘险险，陈迎，等. 基于实测数据的风电场风速-功率模型的研究[J]. 电力系统保护与控制，2014，42（2）：23-27.
WANG Qian, PAN Xianxian, CHEN Ying, et al. Study of wind speed-active power model for wind farm based on measured data [J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(2): 23-27.
[20] HAYES B P, ILIE I, PORPODAS A, et al. Equivalent power curve model of a wind farm based on field measurement data [C]// IEEE Trondheim PowerTech, June 19-23, 2011, Trondheim, Norway.
[21] 胡雅娟. 基于实测运行数据的风电场整体模型的研究[D]. 吉林：东北电力大学，2007.
HU Yajuan. Research on global wind farm model based on measured operation data[D]. Jilin: Northeast Dianli University, 2007.
[22] Wind turbine generator systems-Part 12: Wind turbine power performance testing [S]. International Electro technical Commission, 2005.
[23] SIEBERT N. Development of methods for regional wind power forecasting[J]. Ecole Nationale Superieure des Mines de Paris, 2008.
[24] 赵永宁，叶林，朱倩雯. 风电场弃风异常数据簇的特征及处理方法[J]. 电力系统自动化，２０１４，３８（２１）：３９－４６．
ZHAO Yongning, YE Lin, ZHU Qianwen. Characteristics and processing method of abnormal data clusters caused by wind curtailments in wind farms[J]. Automation of Electric Power Systems, 2014, 38(21): 39-46.

基于实际运行数据的风电场功率曲线优化方法

Wind Farm Power Curve Optimization Based on Actual Operating Data

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	李健, 张钧, 韩新阳, 靳晓凌. 新型电力系统形态量化推演方法的总体框架与功能设计[J]. 中国电力, 2025, 58(3): 1-7, 97.
[2]	张磊, 马晓伟, 王满亮, 陈力, 高丙团. 互联新能源电力系统区内AGC机组分布式协同控制策略[J]. 中国电力, 2025, 58(3): 8-19.
[3]	张沛, 杨马婧, 张放, 谢桦, 刘广一, 李文云, 路学刚, 王珍意, 翟苏巍. 图数据库与图计算在电力系统调度运行应用综述[J]. 中国电力, 2025, 58(3): 119-131.
[4]	高志远, 庄卫金, 李峰, 于芳, 张鸿, 王艳, 夏旻. 调控领域人工智能应用的高复用性验证平台[J]. 中国电力, 2025, 58(3): 142-150.
[5]	宋许鹏, 杨小洋, 樊征臻. 基于电流合成矢量轨迹特性的双馈风电场主变压器差动保护[J]. 中国电力, 2025, 58(2): 9-21.
[6]	汤明润, 李若旸, 刘慕然, 程晓钰, 刘铫, 杨淑霞. 电力系统稳态下可再生能源大规模接入量预测[J]. 中国电力, 2025, 58(2): 126-132.
[7]	赵晨浩, 焦在滨, 李程昊, 张迪, 张鹏辉. 基于主动迁移学习的电力系统暂态稳定自适应评估[J]. 中国电力, 2025, 58(1): 70-77.
[8]	董武, 张健, 周勤勇, 张立波, 龚浩岳. 中国电力系统安全稳定性演化综述[J]. 中国电力, 2025, 58(1): 115-127.
[9]	朱瑞, 娄奇鹤, 靳晓凌, 刘畅. 适应新型电力系统的电网基建功能化投资结构演化研究[J]. 中国电力, 2024, 57(9): 194-204.
[10]	王泽嘉, 韩民晓, 范溢文. 基于SVG附加电流反馈阻抗重塑的双馈风电场次/超同步振荡抑制策略[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 55-66.
[11]	傅观君, 张富强, 夏鹏, 冯君淑, 张晋芳. 天然气发电在新型电力系统中的功能定位及发展前景研判[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 67-74.
[12]	翟苏巍, 李银银, 杜凡, 李文云, 潘凯岩, 梁峻恺. 考虑海量分布式能源接入的配电网分布式无功控制策略[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 138-144.
[13]	李碧君, 李威, 董希建. 新型电力系统中主控型安全稳定服务质量的在线评估[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 168-181.
[14]	叶婧, 蔡俊文, 张磊, 周广浩, 何杰辉, 翟学. 考虑海缆实际载流量的海上风电集电系统拓扑优化[J]. 中国电力, 2024, 57(7): 173-181.
[15]	叶小宁, 王彩霞, 李琼慧, 杨超. 国外新能源高占比电力系统电力供应保障措施及启示[J]. 中国电力, 2024, 57(4): 61-67.

模态框（Modal）标题

基于实际运行数据的风电场功率曲线优化方法

Wind Farm Power Curve Optimization Based on Actual Operating Data

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics