关键词:
风电机组
数据驱动
数据处理
静态偏航误差
健康评估
性能评估
摘要:
随着国家“双碳”目标的提出,风电作为一种清洁、可再生的能源已成为能源结构中的重要组成部分。风电机组的装机容量稳步增长,风电机组性能退化评估、静态偏航误差评估和机组健康状态分析的重要性也随之日益凸显。因此,为了进一步提高机组的经济效益,并及时掌握机组健康状态和潜在故障,需要构建一套基于数据挖掘并综合考虑机组健康状态、桨距角误差、叶片覆冰和偏航误差的发电性能评估方法,为机组的性能优化提供支持和指导。
本文围绕风电机组的发电性能评估问题,以数据驱动开展了数据处理、静态偏航误差评估、健康状态分析和发电性能评估等内容的研究。主要研究内容包括:
(1)梳理和介绍了风电机组的工作原理、主要结构以及主要性能参数,对SCADA系统进行了介绍,分析其功能用途、监视参数及主要作用,明确研究对象。
(2)对比研究了中位数3σ准则、K-means聚类方法和DBSCAN算法三种异常数据处理方法,将其结合提出一种新的基于数据特征的组合数据处理方法。利用Kmeans聚类方法剔除第二类异常数据,利用DBSCAN算法和中位数3σ准则分别处理爬坡段区间和额定功率区间的第一、三、四类异常数据。
(3)针对风电机组的静态偏航误差问题,基于相似性原理构建了一种新的基于实际功率曲线阈值的数据筛选方法。该方法通过实际功率曲线对运行数据进行阈值筛选,提高机组静态偏航误差计算的准确度。
(4)基于随机森林和支持向量机搭建了一种新的机组静态偏航误差算法。该方法使用随机森林算法对风电机组运行数据的特征进行评估和筛选,将筛选出的特征作为支持向量机的输入,分析并提取机组的偏航误差-功率系数曲线,有效识别机组的静态偏航误差。
(5)基于数据挖掘构建了一种新的风电机组发电性能评估方法。通过对比同一风场内不同机组之间的运行数据,以及同机组不同月份的运行数据,以总风能利用率及各风速区间的功率系数为核心指标,综合考虑机组健康状态、叶片覆冰、桨距角误差和实际偏航误差的影响,对各机组的发电性能进行全面的评估和分析。
本文使用沿海地区某陆上平原风场内五台机组的全年运行数据作为研究对象,使用本文方法进行计算和分析。算例验证了本文数据预处理方法、静态偏航误差算法和发电性能评估方法对南方陆上风电场具有可行性和准确性。