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Wind Power Intelligent System 风电场智能管理系统 (WPIS) 南京遒涯信息技术有限公司 Nanjing Power Horizon Information Technology Co.,Ltd. 行业趋势 随着我国风力发电产业战略地位的显著提升，继2015年后，2016年风电新 增装机容量将再次超过30GW。 在国内掀起了新一轮“抢装潮”的同时，随 着全球气候的恶化，极端天气频频发生，风机由于天气原因导致的故障频频 发生，另外由于风电功率具有较强的波动性和间歇性，大规模接入电网后， 将对电网的潮流分布、调度方式、电网稳定、无功补偿和电网调峰调频等带 来重大影响。因此，保障风力发电的持续性和稳定性至关重要。 4; 4; 风电场智能管理系统概述 风场智能管理系统，包含：风功预测系统及风电智能维护系统。采用智能化解决方案，利用工业大数据分析、 物联网、云计算技术，风机能够准确感知自身的状态和外部环境条件，从而优化调整控制策略和运行方式，保 证运行在最佳工况点，使发电量和使用寿命的同时最优。本系统能够有效增强风功预测能力，增加电量产出； 提高风机的可靠性和可用率，降低发电成本，最终实现电量稳定输出目标。 风功率预测 以风电场地理位置、历史功率、风速、数值天气预报、风电机组运行状态、测风塔实时气象数据等做 为输入，通过物理和统计的方法建立预测模型来计算风电场未来的输出功率。具备超短期功率预测( 0-4小时)和短期功率预测(0-72小时)功能，提供多种数据查询、误差统计和分析功能。 风电智能维护系统 近年来，随着国家政策的推进和科学技术的发展，风电开始在能源大家庭中展露头脚并造福于民。然 而风电在经历过一段时间的发展后，开始遇到风机故障率高、维修维护困难等瓶颈问题。风机智能维 护系统具有局部故障诊断与定位、风场集群健康管理、关键部件衰退趋势预测等功能。它能够将风机 全局状态和部件健康状态三维可视化，根据数据分析和人工智能预测故障，合理安排维修维护，有效 提高风机运行效率，降低风机故障率，为打造智能化风场保驾护航。 537 831 862 972 风功率预测系统 系统特点 高精度的功率预测 集成行业领先的分析工具 实现中长期风资源预测 高精度的功率预测 通过建立风电多模式预报和多尺度预报模型，综合考虑不同地形条件，不同天气 模式、不同季节、白天和晚上以及考虑风速信号的多尺度特性分别建立不同的预 报模型，然后通过一定的融合策略来集成不同模型的预报结果，最终达到提高预 报精度的目标。 集成行业领先的工具 我们以IBM的PMQ(Predictive Maintenance and Quality)预测性维护解决方 案和美国智能维护系统研究中心的IMS(Intelligent Maintenance Systems)智 能维护系统，以及IBM 的知识管理软件Filenet为原型，将各领域先进的技术进行 结合，根据客户实际业务需求进行丌发，以实现行业的技术领先。 实现中长期风资源预测 我们通过与哈尔滨工业大学的合作，依托国家“973”重大科技专项风功预测子 课题成果，在过去5年基于国家气象局、黑龙江省气象局等单位的合作，已经实 现了中长期风资源预测，目前离线测试已经可实现3个月的预测时间，并已经开 始和地方气象局合作，已向风电市场进行商业化服务。 ………… …… …… … 系统功能 超短期、短期风功率预测 风机一体化平抑控制及优化调度 风电预报曲线上报优化 超短期、短期风功率预测 (1)建立风电多模式预报模型：对于不同地形条件，不同天气模 式、不同季节、以及白天和晚上分别建立不同的预报模型，然后通 过一定的融合策略来集成不同模型的预报结果，最终达到提高预报 精度的目标； (2)建立风电多尺度预报模型：考虑风速信号的多尺度特性，提 出了基于统计预报模型的短期风速多尺度预报模型和融合数值天气 预报的日前风速多尺度预报模型，以达到提高预报精度的目标； 风机位置 天气预报信息 3D 平滑插值： 位置平滑+高度平滑 天气预报信息+风功率预测 风机功率预测 预测结果 风机SCADA数据 风机功率曲线机器学习建模 1orderANFISmodel 2orderANFISmodel 风机一体化平抑控制及优化调度 (1)在风电确定性预报的基础上给出预报的不确定性带：对风电预报的不确定性进行 研究，在确定性预报的基础上，给出预报的置信带； (2)风速变化速率的刻画：寻求相关的参数来描述风速的变化速率，在进行风电预报 的同时，提高风速变化速率的相关信息； (3)利用超短期风电预报的结果、风电预报的不确定性带及风速变化率的相关信息， 设置一定的控制策略，对风场中的可调风机进行