基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法及装置，采集风电机组或风电场实际历史运行风速、功率，以及风电机组信息，根据实际历史功率的空间密度数分布情况，获取功率曲线，并根据功率曲线对实际功率数据进行预处理。本发明专利技术所提出的方法不同于一般统计拟合的方法，受异常数据的影响非常小，准确度极高，保证功率模型训练输入的样本集中均为风电场有效数据，并且本发明专利技术简洁、易理解、可操作性强。

【技术实现步骤摘要】
基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法及装置
本专利技术属于风电领域，特别是涉及到一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法及装置。
技术介绍
风力发电是一种具有很大发展潜力的新能源发电方式，清洁无污染，极具商业化发展前景，但是，由于风力发电具有明显的间歇性和波动性，并网后严重影响电网电能质量，同时，随着风电并网容量的逐年攀升，风力发电对电网的影响日益严重，为减少风电对电网的冲击，保护电网稳定运行，调度机构不得不在必要时对风电场采取限制并网的措施，造成风能消纳问题。提前对风电功率进行准确预测，可以缓解电力系统调峰压力，有效提高风电并网的能力。因此，风电功率预测对风风力发电的可持续发展起着重要的作用。国内外对风电功率预测方法进行了大量研究，主流方法分为三类统计方法、物理方法、以及发展迅速的机器学习方法。不管哪一种方法都有自身的模型偏好和预报特点，不管哪一种方法都需要大量的风电场运行数据，然而，风电场运行数据在产生和采集过程中会受到各种因素的影响，由此带来误差，如果直接把这些数据引进风电功率预测模型中，会明显降低风电功率的预测精度，因此需要剔除异常数据，筛选有效的风电样本数据。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法及装置，能剔除异常、扩建和限电数据，保证功率模型训练输入的样本集中均为风电场有效数据。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法，采集风电机组或风电场实际历史运行风速、功率，以及风电机组信息，根据实际历史功率的空间密度数分布情况，获取功率曲线，并根据功率曲线对实际功率数据进行预处理。进一步的，采集风电机组或风电场实际历史运行风速、功率后，进行初筛处理，去除恒定值和异常值。进一步的，根据实际历史功率的空间密度数分布情况获取功率曲线的方法包括：(1)以风速为横坐标，功率为纵坐标，对风速进行等间隔划分，得到N个风速段，将功率进行等间隔划分，得到M个功率段，最终得到N*M个网格，以网格中心点坐标点代表该网格，即(Vi,Pj)，其中，i＝1,2,…,N；j＝1,2,3,…,M；(2)统计实际历史功率落在每个网格点的个数Nym(i,j)，得到二维的功率密度数空间分布情况，取所有网格的非零功率密度数的中位数记为Median；(3)当风速小于阈值时，对于该区域内的每个风速段内的最大功率空间密度数所对应的网格，如果该网格对应的功率密度数在其纵向或者横向均为最大值，则记录下该网格的中心坐标；(4)当风速大于阈值时，对于该区域内的每个风速段Vi所对应的各功率段Pj，从高风功率段开始,即j＝M,M-1,…,1，寻找符合以下条件的网格点并记录下该网格点的中心坐标，并进入下一个风速段的寻找；1)Num(i,j)等于该功率段下的最大密度数为Num(i,j)在i＝1,2,…,N时的最大值；2)Num(i,j)大于密度数的中位数Median；(5)根据步骤(3)和(4)获取到的坐标点，得到该风电机组的功率曲线。更进一步的，步骤(5)中根据坐标点得到功率曲线的生成步骤包括：(501)获取到的一组坐标点(Vk,Pk)，其中k＝1,2,…,q；以风速Vk从小到大进行排序，将功率递减的坐标点去除，得到一组新的坐标(Vk,Pk)，其中k＝1,2,…,p；(502)从0到30m/s，以0.1m/s为间隔构建风速序列，将(Vk,Pk)线性插值到新的风速序列上，得到功率曲线B；(503)将功率曲线B中风速小于K米/秒的功率置为零，K为风机切入风速；(504)将该组数据中的最大功率值和最大风速值作为额定输出功率和额定风速，大于额定风速的风速对应功率值等于额定输出功率，最终得到该风电机组的功率曲线。进一步的，对实际功率数据进行预处理时，根据实际风速通过上述功率曲线插值得到理论发电功率，当实际功率与理论发电功率的偏差在一定范围内，则该实际功率值有效；如果超出该范围，则该实际功率值为异常；所述偏差范围为[-k1*C,k2*C]，其中，k1，k2的范围为(0，0.3)。本专利技术的另一方面，还提供了一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理装置，包括：采集单元，用于采集风电机组或风电场实际历史运行风速、功率，以及风电机组信息；曲线获取单元，用于根据实际历史功率的空间密度数分布情况，获取功率曲线；预处理单元，用于根据功率曲线对实际功率数据进行预处理。进一步的，所述采集单元包括初筛模块，用于采集风电机组或风电场实际历史运行风速、功率后，进行初筛处理，去除恒定值和异常值。进一步的，所述曲线获取单元包括：网格划分模块，用于以风速为横坐标，功率为纵坐标，对风速进行等间隔划分，得到N个风速段，将功率进行等间隔划分，得到M个功率段，最终得到N*M个网格，以网格中心点坐标点代表该网格，即(Vi,Pj)，其中，i＝1,2,…,N；j＝1,2,3,…,M；密度统计模块，用于统计实际历史功率落在每个网格点的个数Num(i,j)，得到二维的功率密度数空间分布情况，取所有网格的非零功率密度数的中位数记为Median；坐标获取模块，用于：当风速小于阈值时，对于该区域内的每个风速段内的最大功率空间密度数所对应的网格，如果该网格对应的功率密度数在其纵向或者横向均为最大值，则记录下该网格的中心坐标；当风速大于阈值时，对于该区域内的每个风速段Vi所对应的各功率段Pj，从高风功率段开始,即j＝M,M-1,…,1，寻找符合以下条件的网格点并记录下该网格点的中心坐标，并进入下一个风速段的寻找；1)Num(i,j)等于该功率段下的最大密度数为Num(i,j)在i＝1,2,…,N时的最大值；2)Num(i,j)大于密度数的中位数Median；功率曲线模块，用于根据坐标获取模块获取到的坐标点，得到该风电机组的功率曲线。更进一步的，功率曲线模块包括：排序子模块，用于将坐标获取模块获取到的一组坐标点(Vk,Pk)，其中k＝1,2,…,q；以风速Vk从小到大进行排序，将功率递减的坐标点去除，得到一组新的坐标(Vk,Pk)，其中k＝1,2,…,p；插值子模块，用于从0到30m/s，以0.1m/s为间隔构建风速序列，将(Vk,Pk)线性插值到新的风速序列上，得到功率曲线B；置零子模块，用于将功率曲线B中风速小于K米/秒的功率置为零，K为风机切入风速；曲线生成子模块，用于将该组数据中的最大功率值和最大风速值作为额定输出功率和额定风速，大于额定风速的风速对应功率值等于额定输出功率，最终得到该风电机组的功率曲线。进一步的，所述预处理单元包括：理论值模块，用于对实际功率数据进行预处理时，根据实际风速通过上述功率曲线插值得到理论发电功率；偏差判断模块，用于判断：当实际功率与理论发电功率的偏差在一定范围内，则该实际功率值有效；如果超出该范围，则该实际功率值为异常；所述偏差范围为[-k1*C,k2*C]，其中，k本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法，其特征在于，采集风电机组或风电场实际历史运行风速、功率，以及风电机组信息，根据实际历史功率的空间密度数分布情况，获取功率曲线，并根据功率曲线对实际功率数据进行预处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法，其特征在于，采集风电机组或风电场实际历史运行风速、功率，以及风电机组信息，根据实际历史功率的空间密度数分布情况，获取功率曲线，并根据功率曲线对实际功率数据进行预处理。


2.根据权利要求1所述的一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法，其特征在于，采集风电机组或风电场实际历史运行风速、功率后，进行初筛处理，去除恒定值和异常值。


3.根据权利要求1或2所述的一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法，其特征在于，根据实际历史功率的空间密度数分布情况获取功率曲线的方法包括：
(1)以风速为横坐标，功率为纵坐标，对风速进行等间隔划分，得到N个风速段，将功率进行等间隔划分，得到M个功率段，最终得到N*M个网格，以网格中心点坐标点代表该网格，即(Vi，Pj)，其中，i＝1，2，...，N；j＝1，2，3，...，M；
(2)统计实际历史功率落在每个网格点的个数Num(i，j)，得到二维的功率密度数空间分布情况，取所有网格的非零功率密度数的中位数记为Median；
(3)当风速小于阈值时，对于该区域内的每个风速段内的最大功率空间密度数所对应的网格，如果该网格对应的功率密度数在其纵向或者横向均为最大值，则记录下该网格的中心坐标；
(4)当风速大于阈值时，对于该区域内的每个风速段Vi所对应的各功率段Pj，从高风功率段开始，即j＝M，M-1，...，1，寻找符合以下条件的网格点并记录下该网格点的中心坐标，并进入下一个风速段的寻找；1)Num(i，j)等于该功率段下的最大密度数为Num(i，j)在i＝1，2，...，N时的最大值；2)Num(i，j)大于密度数的中位数Median；
(5)根据步骤(3)和(4)获取到的坐标点，得到该风电机组的功率曲线。


4.根据权利要求3所述的一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法，其特征在于，步骤(5)中根据坐标点得到功率曲线的生成步骤包括：
(501)获取到的一组坐标点(Vk，Pk)，其中k＝1，2，…，q；以风速Vk从小到大进行排序，将功率递减的坐标点去除，得到一组新的坐标(Vk，Pk)，其中k＝1，2，…，p；
(502)从0到30m/s，以0.1m/s为间隔构建风速序列，将(Vk，Pk)线性插值到新的风速序列上，得到功率曲线B；
(503)将功率曲线B中风速小于K米/秒的功率置为零，K为风机切入风速；
(504)将该组数据中的最大功率值和最大风速值作为额定输出功率和额定风速，大于额定风速的风速对应功率值等于额定输出功率，最终得到该风电机组的功率曲线。


5.根据权利要求1所述的一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理方法，其特征在于，对实际功率数据进行预处理时，根据实际风速通过上述功率曲线插值得到理论发电功率，当实际功率与理论发电功率的偏差在一定范围内，则该实际功率值有效；如果超出该范围，则该实际功率值为异常；所述偏差范围为[-k1*C，k2*C]，其中，k1，k2的范围为(0，0.3)。


6.一种基于密度分布的功率曲线拟合数据预处理装置，其特征在于，包括：
采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：向婕，雍正，吴媛，
申请(专利权)人：国能日新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11