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JP7686584B2 - Wind power generation forecasting system, wind power generation forecasting method, and program - Google Patents
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Wind power generation forecasting system, wind power generation forecasting method, and program Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、風力発電量予測システム、風力発電量予測方法、およびプログラムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a wind power generation forecasting system, a wind power generation forecasting method, and a program.

従来、風況等の気象予測データを用いて気象を予測するシステムが知られている。このシステムで計算された気象予測データは、気象の影響を受ける様々な場面で使用することができる。例えば風力発電所の発電量を予測する場面で、気象予測データを使用することができる。 Conventionally, systems are known that predict weather using weather forecast data such as wind conditions. The weather forecast data calculated by this system can be used in a variety of situations that are affected by weather. For example, the weather forecast data can be used when predicting the amount of power generated by a wind power plant.

特許第6326550号公報Patent No. 6326550

電力の小売の全面自由化に伴い、風力発電など再生可能エネルギーを取り扱う発電事業者や小売事業者は、その発電量の予測精度を高めることが、事業成立性にも系統安定化にも重要である。 With the full liberalization of retail electricity sales, it is important for power generation companies and retail companies that handle renewable energy such as wind power to improve the accuracy of their power generation forecasts, both for the viability of their business and for grid stabilization.

しかし、風力発電量の予測に利用されているWRFモデル(Weather Research and Forecasting model)等の気象予測モデルは、一般的に長期間の風速等を予測するモデルである。そのため、短期間の電力販売には不向きであり、発電計画の修正を頻繁に行う必要が生じ得る。 However, weather forecasting models such as the Weather Research and Forecasting model (WRF model) used to forecast wind power generation generally predict wind speeds over a long period of time. As a result, they are not suitable for short-term electricity sales, and frequent revisions to power generation plans may be required.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、短期間の風力発電量の予測精度を向上させることが可能な風力発電量予測システム、風力発電量予測方法、およびプログラムを提供することである。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a wind power generation forecasting system, a wind power generation forecasting method, and a program that can improve the accuracy of short-term wind power generation forecasts.

一実施形態に係る風力発電量予測システムは、風力発電量の予測対象ウィンドファームの風況を計測する風況観測部と、予測対象ウィンドファーム内における風車の設置位置で計測される計測データを記録するウィンドファーム監視制御部と、予測対象ウィンドファームを含むエリアにおける気象予測データを取得する気象予測データ取得部、と、風況の計測結果を示す風況観測データ、計測データ、および気象予測データの解析結果を示す気象解析データを格納する記憶部と、記憶部に格納されたデータを用いて、風力発電量の予測期間を含む第1期間の風況と、予測期間を含み第1期間よりも短い第2期間の風況とをそれぞれ予測し、第1期間および第2期間の風況予測結果に基づいて風力発電量を予測する予測部と、を備える。 A wind power generation prediction system according to one embodiment includes a wind condition observation unit that measures wind conditions in a wind farm for which wind power generation is to be predicted, a wind farm monitoring and control unit that records measurement data measured at the installation positions of the wind turbines in the wind farm for which wind power generation is to be predicted, a weather forecast data acquisition unit that acquires weather forecast data for an area including the wind farm for which wind power generation is to be predicted, a memory unit that stores wind condition observation data indicating the results of wind condition measurement, the measurement data, and weather analysis data indicating the results of analysis of the weather forecast data, and a prediction unit that uses the data stored in the memory unit to predict wind conditions for a first period including a prediction period for wind power generation and wind conditions for a second period including the prediction period but shorter than the first period, and predicts wind power generation based on the results of the wind condition prediction for the first period and the second period.

本実施形態によれば、短期間の風力発電量の予測精度を向上させることが可能となる。 This embodiment makes it possible to improve the accuracy of forecasting short-term wind power generation.

一実施形態に係る風力発電量予測システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a wind power generation prediction system according to an embodiment. 風況観測データベースの構造の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the structure of a wind condition observation database. SCADAデータベースの構造の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a structure of a SCADA database. 気象解析データベースの構造の一部を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a part of the structure of a meteorological analysis database. 予測部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a prediction unit. 風力発電量予測システムの風力発電量予測に関する動作手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation procedure for wind power generation prediction of the wind power generation prediction system. (a)は気象予報データの空間解像度を模式的に示す図であり、(b)は気象予報データの一例であり、(c)は気象解析データの空間解像度を模式的に示す図であり、(d)は気象解析データの一例である。(a) is a diagram showing a schematic representation of the spatial resolution of weather forecast data, (b) is an example of weather forecast data, (c) is a diagram showing a schematic representation of the spatial resolution of meteorological analysis data, and (d) is an example of meteorological analysis data. 長期間予測部の長期間予測方法の一例を説明するための模式図である。11 is a schematic diagram for explaining an example of a long-term prediction method of the long-term prediction section; FIG. 短期間予測部の短期間予測方法の一例を説明するための模式図である。11 is a schematic diagram for explaining an example of a short-term prediction method of the short-term prediction section. FIG. 発電量予測部の発電量予測方法の一例を説明するための模式図である。4 is a schematic diagram for explaining an example of a power generation amount prediction method of a power generation amount prediction unit. FIG. 第1変形例に係る予測部の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a prediction unit according to a first modified example. 第1変形例における風速の予測結果と実測結果の比較の一例を示すグラフである。13 is a graph showing an example of a comparison between predicted and measured wind speeds in the first modified example. 第2変形例に係る予測部の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a prediction unit according to a second modified example. 第2変形例におけるウィンドファームの風車の配置を模式的に示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an arrangement of wind turbines in a wind farm according to a second modified example. 第2変形例における上流風車と後流風車の風速変化の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of changes in wind speed of an upstream wind turbine and a wake wind turbine in a second modified example.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。下記の実施形態は、本発明を限定するものではない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The following embodiment does not limit the present invention.

図1は、一実施形態に係る風力発電量予測システムの構成を示すブロック図である。図1に示す風力発電量予測システム1は、風況観測部100、ウィンドファーム監視制御部200、気象予測データ取得部300、データ解析処理部500、記憶部600、および予測部700を備える。風力発電量予測システム1では、風況観測部100、ウィンドファーム監視制御部200、および気象予測データ取得部300は、通信ネットワーク400を介してデータ解析処理部500にそれぞれ接続される。 Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a wind power generation prediction system according to one embodiment. The wind power generation prediction system 1 shown in Figure 1 includes a wind condition observation unit 100, a wind farm monitoring control unit 200, a weather forecast data acquisition unit 300, a data analysis processing unit 500, a memory unit 600, and a prediction unit 700. In the wind power generation prediction system 1, the wind condition observation unit 100, the wind farm monitoring control unit 200, and the weather forecast data acquisition unit 300 are each connected to the data analysis processing unit 500 via a communication network 400.

また、風力発電量予測システム1では、データ解析処理部500、記憶部600、および予測部700が独立した装置として設けられていてもよいし、各部が1つのサーバー装置内に設けられていてもよい。また、データ解析処理部500および予測部700がこのサーバ装置内に設けられ、記憶部600がサーバ装置から独立した装置として設けられていてもよい。 In addition, in the wind power generation prediction system 1, the data analysis processing unit 500, the memory unit 600, and the prediction unit 700 may be provided as independent devices, or each unit may be provided in one server device. Also, the data analysis processing unit 500 and the prediction unit 700 may be provided in this server device, and the memory unit 600 may be provided as a device independent of the server device.

風況観測部100は、計測部110および計測制御部120を含む。計測部110は、例えばScanning LiDAR(Light Detection And Ranging)によって風況計測を行う。LiDARは、レーザー光を大気中に放射して大気からの散乱光を受信して、そのドップラー周波数から風速と風向を観測する計測器である。この風況計測は、Scanning LiDARである必要はなく、観測マストや鉛直LiDARなど、上空風況を計測する手段であればよい。計測部110は、風力発電量の予測対象ウィンドファームやその周辺エリア内の任意位置に少なくとも1台以上設置される。 The wind condition observation unit 100 includes a measurement unit 110 and a measurement control unit 120. The measurement unit 110 measures wind conditions, for example, by scanning LiDAR (Light Detection And Ranging). LiDAR is a measuring instrument that emits laser light into the atmosphere, receives scattered light from the atmosphere, and observes wind speed and direction from the Doppler frequency. This wind condition measurement does not have to be performed by scanning LiDAR, and any means for measuring wind conditions in the sky, such as an observation mast or vertical LiDAR, will do. At least one measurement unit 110 is installed at any position within the wind farm for which wind power generation is to be predicted or within the surrounding area.

計測制御部120は、計測部110の計測条件を設定する。計測条件には、例えば、計測範囲、計測位置、計測周波数などが含まれる。計測条件は、例えばデータ解析処理部500の通信部510を介して、遠隔で変更操作ができることが望ましいが、必ずしもその限りではない。また、計測制御部120は、計測部110の計測データから風向情報を抽出し、ウィンドファーム内で上流(風上)側に位置する風車、またはその前方位置での風況を計測するように、計測部110の計測位置を変化させてもよい。 The measurement control unit 120 sets the measurement conditions of the measurement unit 110. The measurement conditions include, for example, the measurement range, the measurement position, and the measurement frequency. It is desirable that the measurement conditions can be changed remotely, for example, via the communication unit 510 of the data analysis processing unit 500, but this is not necessarily the case. In addition, the measurement control unit 120 may extract wind direction information from the measurement data of the measurement unit 110 and change the measurement position of the measurement unit 110 so as to measure the wind conditions at a wind turbine located upstream (upwind) in the wind farm, or at a position in front of the turbine.

ウィンドファーム監視制御部200は、ウィンドファームに設置された風車毎のSCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)データを取得する。SCADAデータには、風車の設置位置における風速、風向、および当該風車の発電量等の計測データが含まれる。 The wind farm monitoring control unit 200 acquires supervisory control and data acquisition (SCADA) data for each wind turbine installed in the wind farm. The SCADA data includes measurement data such as wind speed, wind direction, and the amount of power generated by the wind turbine at the installation location of the wind turbine.

気象予測データ取得部300は、例えば、気象庁が配信する気象予測データである気象予報GPV(Grid Point Value)データを取得する。気象予報GPVデータは、地図上に予め設定された格子点におけるスーパーコンピュータで計算した過去、未来の気象予測データである。なお、気象予測データ取得部300で取得される気象予測データは、必ずしも1種類である必要はない。 The weather forecast data acquisition unit 300 acquires, for example, weather forecast GPV (Grid Point Value) data, which is weather forecast data distributed by the Japan Meteorological Agency. Weather forecast GPV data is past and future weather forecast data calculated by a supercomputer at grid points preset on a map. Note that the weather forecast data acquired by the weather forecast data acquisition unit 300 does not necessarily have to be of one type.

データ解析処理部500は、通信部510と、データ処理部520と、気象予測データ解析部530と、を有する。以下、データ解析処理部500の各部について説明する。 The data analysis processing unit 500 has a communication unit 510, a data processing unit 520, and a weather forecast data analysis unit 530. Each unit of the data analysis processing unit 500 is described below.

通信部510は、通信ネットワーク400を介して風況観測部100、ウィンドファーム監視制御部200、および気象予測データ取得部300とデータ通信を行う際に通信インターフェースとして機能する。さらに、通信部510は、風況観測部100およびウィンドファーム監視制御部200から取得したデータをデータ処理部520へ転送するとともに、気象予測データ取得部300から取得した気象予測データを気象予測データ解析部530へ転送する。 The communication unit 510 functions as a communication interface when performing data communication with the wind condition observation unit 100, the wind farm monitoring control unit 200, and the weather forecast data acquisition unit 300 via the communication network 400. Furthermore, the communication unit 510 transfers data acquired from the wind condition observation unit 100 and the wind farm monitoring control unit 200 to the data processing unit 520, and transfers weather forecast data acquired from the weather forecast data acquisition unit 300 to the weather forecast data analysis unit 530.

データ処理部520は、風況観測部100で計測された風況観測データの1次処理を行う。風況観測データの1次処理には、例えば、風況観測部100で計測された視線風速に対してベクトル合成、ベクトル平均などの処理を実施し、計測位置における水平方向および鉛直方向における風速、風向、乱流強度、風向標準偏差などを算出することが含まれる。 The data processing unit 520 performs primary processing of the wind observation data measured by the wind observation unit 100. Primary processing of the wind observation data includes, for example, performing vector synthesis, vector averaging, and other processing on the line-of-sight wind speed measured by the wind observation unit 100, and calculating the horizontal and vertical wind speed, wind direction, turbulence intensity, wind direction standard deviation, and the like at the measurement position.

また、データ処理部520は、ウィンドファーム監視制御部200で計測されたSCADAデータの1次処理も行う。SCADAデータの1次処理には、例えば、風車の運転状況を参照してSCADAデータの分類と、風向情報を参照し、ウィンドファーム内で上流側に位置する風車の風速と後流側に位置する風車の風速との風速比などを算出することが含まれる。 The data processing unit 520 also performs primary processing of the SCADA data measured by the wind farm monitoring control unit 200. Primary processing of the SCADA data includes, for example, classifying the SCADA data by referring to the operating status of the wind turbines, and calculating the wind speed ratio between the wind speed of the wind turbine located upstream and the wind speed of the wind turbine located downstream in the wind farm by referring to wind direction information.

気象予測データ解析部530は、気象予測データ取得部300より取得した気象予測データの時間解像度および空間解像度を調整した解析結果を示す気象解析データを出力する機能を有する。気象予測データ解析部530が、例えば、数値気象モデルなどのWRF解析モデルを用いてネスティングを実施することによって、気象解析データの空間解像度および時間解像度を気象予測データよりも高めることができる。 The weather forecast data analysis unit 530 has a function of outputting weather analysis data that indicates the analysis results obtained by adjusting the time resolution and spatial resolution of the weather forecast data acquired by the weather forecast data acquisition unit 300. For example, the weather forecast data analysis unit 530 can perform nesting using a WRF analysis model such as a numerical weather model, thereby increasing the spatial resolution and time resolution of the weather analysis data compared to the weather forecast data.

記憶部600は、風況観測データベース610と、SCADAデータベース620と、気象解析データベース630と、を有する。以下、各データベースについて説明する。 The memory unit 600 has a wind condition observation database 610, a SCADA database 620, and a weather analysis database 630. Each database is described below.

図2は、風況観測データベース610の構造の一例を示す図である。風況観測データベース610は、データ処理部520が風況観測データを1次処理した結果を格納する。図2に示す風況観測データベース610は、風況観測部100が計測した時刻と、計測地点の緯度、経度、および高度と、水平風速と、水平風向と、乱流強度等を格納する。 Figure 2 is a diagram showing an example of the structure of the wind observation database 610. The wind observation database 610 stores the results of the data processing unit 520 performing primary processing on the wind observation data. The wind observation database 610 shown in Figure 2 stores the time of measurement by the wind observation unit 100, the latitude, longitude, and altitude of the measurement point, the horizontal wind speed, the horizontal wind direction, turbulence intensity, etc.

図3は、SCADAデータベース620の構造の一例を示す図である。SCADAデータベース620は、データ処理部520がSCADAデータを1次処理した結果を格納する。図3に示すSCADAデータベース620は、ウィンドファーム監視制御部200が計測した時刻と、監視対象の風車番号と、水平風速と、水平風向と、発電量等の風車に関する各種データと、データ処理部520で算出したウェイク状態および流入風風速比等を格納する。 Figure 3 is a diagram showing an example of the structure of the SCADA database 620. The SCADA database 620 stores the results of the data processing unit 520 performing primary processing of the SCADA data. The SCADA database 620 shown in Figure 3 stores the time measured by the wind farm monitoring control unit 200, the wind turbine number of the monitored target, horizontal wind speed, horizontal wind direction, various data related to the wind turbine such as power generation amount, and the wake state and inflow wind speed ratio calculated by the data processing unit 520.

図4は、気象解析データベース630の構造の一部を示す図である。気象解析データベース630は、気象予測データ解析部530が気象予測データを解析した結果を示す気象解析データを格納する。図4に示す気象解析データベース630は、気象予測データに示された予測時刻と、解析地点と、解析地点の高度と、各高度の南北風、東西風、気圧等を格納する。 Figure 4 shows a portion of the structure of the weather analysis database 630. The weather analysis database 630 stores weather analysis data that indicates the results of the weather forecast data analysis unit 530 analyzing the weather forecast data. The weather analysis database 630 shown in Figure 4 stores the forecast time, analysis point, altitude of the analysis point, north-south wind, east-west wind, air pressure, etc., indicated in the weather forecast data.

図5は、予測部700の構成を示すブロック図である。予測部700は、短期間予測部710と、長期間予測部720と、発電量予測部730と、結果表示部740と、を有する。以下、予測部700の各部について説明する。 Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the prediction unit 700. The prediction unit 700 has a short-term prediction unit 710, a long-term prediction unit 720, a power generation prediction unit 730, and a result display unit 740. Each part of the prediction unit 700 will be described below.

短期間予測部710は、風況観測データベース610またはSCADAデータベース620に格納されているデータに基づいて作成した短期間予測モデルを用いて、未来における短期間風速を予測する機能を有する。具体的には、短期間予測部710は、短期間データ前処理部711と、短期間風況学習部712と、短期間演算部713と、を有する。 The short-term prediction unit 710 has a function of predicting future short-term wind speeds using a short-term prediction model created based on data stored in the wind condition observation database 610 or the SCADA database 620. Specifically, the short-term prediction unit 710 has a short-term data preprocessing unit 711, a short-term wind condition learning unit 712, and a short-term calculation unit 713.

短期間データ前処理部711は、風況観測データベース610から読み出した風況観測データまたはSCADAデータベース620から読み出したSCADAデータを処理して、機械学習用の教師データを作成する。短期間風況学習部712は、短期間データ前処理部711の教師データを機械学習して短期間予測モデルを作成する。短期間演算部713は、風況観測データベース610から読み出した最新の風況観測データまたはSCADAデータベース620から読み出した最新のSCADAデータを、上記短期間予測モデルを用いて演算処理する。これにより、風力発電量の予測期間を含む短期間の予測風速が算出される。 The short-term data preprocessing unit 711 processes the wind observation data read from the wind observation database 610 or the SCADA data read from the SCADA database 620 to create teacher data for machine learning. The short-term wind condition learning unit 712 performs machine learning on the teacher data of the short-term data preprocessing unit 711 to create a short-term prediction model. The short-term calculation unit 713 performs calculations on the latest wind observation data read from the wind observation database 610 or the latest SCADA data read from the SCADA database 620 using the short-term prediction model. This allows the short-term predicted wind speed, including the prediction period for wind power generation, to be calculated.

長期間予測部720は、SCADAデータベース620に格納されているSCADAデータおよび気象解析データベース630に格納されている気象解析データに基づいて作成した長期間予測モデルを用いて、気象解析データを補正する機能を有する。具体的には、長期間予測部720は、長期間データ前処理部721と、長期間風況学習部722と、長期間演算部723と、を有する。 The long-term prediction unit 720 has a function of correcting the meteorological analysis data using a long-term prediction model created based on the SCADA data stored in the SCADA database 620 and the meteorological analysis data stored in the meteorological analysis database 630. Specifically, the long-term prediction unit 720 has a long-term data preprocessing unit 721, a long-term wind condition learning unit 722, and a long-term calculation unit 723.

長期間データ前処理部721は、SCADAデータベース620から読み出したSCADAデータおよび気象解析データベース630から読み出した気象解析データを処理して、機械学習用の教師データを作成する。長期間風況学習部722は、長期間データ前処理部721の教師データを機械学習して長期間予測モデルを作成する。長期間演算部723は、気象解析データベース630から読み出した最新の気象解析データを、上記長期間予測モデルを用いて演算処理する。これにより、風力発電量の予測期間を含む長期間の気象解析データの補正データが算出される。 The long-term data pre-processing unit 721 processes the SCADA data read from the SCADA database 620 and the meteorological analysis data read from the meteorological analysis database 630 to create teacher data for machine learning. The long-term wind condition learning unit 722 performs machine learning on the teacher data from the long-term data pre-processing unit 721 to create a long-term prediction model. The long-term calculation unit 723 performs calculations on the latest meteorological analysis data read from the meteorological analysis database 630 using the long-term prediction model. This allows correction data for the long-term meteorological analysis data, including the forecast period for wind power generation, to be calculated.

発電量予測部730は、SCADAデータベース620に格納されているSCADAデータに基づいて作成した発電機モデルを用いて、風力発電量を予測する機能を有する。具体的には、発電量予測部730は、発電機データ前処理部731と、発電量学習部732と、発電量演算部733と、を有する。 The power generation prediction unit 730 has a function of predicting the amount of wind power generation using a generator model created based on the SCADA data stored in the SCADA database 620. Specifically, the power generation prediction unit 730 has a generator data preprocessing unit 731, a power generation learning unit 732, and a power generation calculation unit 733.

発電機データ前処理部731は、SCADAデータベース620から読み出したSCADAデータを処理して、機械学習用の教師データを作成する。発電量学習部732は、発電機データ前処理部731で作成された教師データをニューラルネットワークNN2内で用いて風力発電量を予測するための発電機モデルを作成する。発電量演算部733は、短期間予測部710で算出された短期間予測風速と、長期間予測部720で算出された補正データとを、発電量学習部732で作成された発電機モデルを用いて演算処理する。これにより、予測期間の風力発電量が算出される。 The generator data preprocessing unit 731 processes the SCADA data read from the SCADA database 620 to create teacher data for machine learning. The power generation amount learning unit 732 uses the teacher data created by the generator data preprocessing unit 731 in the neural network NN2 to create a generator model for predicting wind power generation. The power generation amount calculation unit 733 performs calculations using the short-term predicted wind speed calculated by the short-term prediction unit 710 and the correction data calculated by the long-term prediction unit 720, using the generator model created by the power generation amount learning unit 732. This calculates the wind power generation amount for the prediction period.

結果表示部740は、発電量予測部730で算出された風力発電量等の種々の画像を表示する。結果表示部740は、例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスを有する。なお、本実施形態では、結果表示部740は、予測部700の一部として構成されているが、予測部700から独立した構成であってもよい。 The result display unit 740 displays various images such as the wind power generation amount calculated by the power generation amount prediction unit 730. The result display unit 740 has a display device such as a liquid crystal display. In this embodiment, the result display unit 740 is configured as part of the prediction unit 700, but may be configured independent of the prediction unit 700.

次に、図6を参照して、本実施形態に係る風力発電量予測システム1を用いた風力発電量予測方法を説明する。図6は、本実施形態に係る風力発電量予測システム1の風力発電量予測に関する動作手順を示すフローチャートである。このフローチャートのステップに沿って行われる動作は、各ステップを処理するプログラムをコンピュータに実行させることによっても実現することができる。このプログラムは、ソフトウェアとして記録媒体に記録することも可能である。 Next, a method for predicting wind power output using the wind power output prediction system 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a flowchart showing the operational procedure for predicting wind power output by the wind power output prediction system 1 according to this embodiment. The operations performed according to the steps of this flowchart can also be realized by having a computer execute a program that processes each step. This program can also be recorded on a recording medium as software.

図6に示すフローチャートでは、まず、データ解析処理部500において、通信部510が、通信ネットワーク400を介して、風況観測部100から風況観測データ、ウィンドファーム監視制御部200からSCADAデータ、気象予測データ取得部300から気象予測データをそれぞれ取得する(ステップS11)。 In the flowchart shown in FIG. 6, first, in the data analysis processing unit 500, the communication unit 510 acquires wind observation data from the wind observation unit 100, SCADA data from the wind farm monitoring control unit 200, and weather forecast data from the weather forecast data acquisition unit 300 via the communication network 400 (step S11).

次に、データ解析処理部500において、データ処理部520が、風況観測データおよびSCADAデータの1次処理を行うとともに、気象予測データ解析部530が気象予測データを解析する(ステップS12)。ここで、図7(a)~図7(d)を参照して気象予測データ解析部530の気象解析方法の一例を説明する。 Next, in the data analysis processing unit 500, the data processing unit 520 performs primary processing of the wind observation data and the SCADA data, and the weather forecast data analysis unit 530 analyzes the weather forecast data (step S12). Here, an example of a weather analysis method of the weather forecast data analysis unit 530 will be described with reference to Figures 7(a) to 7(d).

図7(a)は気象予報データの空間解像度を模式的に示す図であり、図7(b)は気象予報データの一例である。図7(c)は気象解析データの空間解像度を模式的に示す図であり、図7(d)は気象解析データの一例である。 Figure 7(a) is a diagram showing a schematic representation of the spatial resolution of weather forecast data, and Figure 7(b) is an example of weather forecast data. Figure 7(c) is a diagram showing a schematic representation of the spatial resolution of weather analysis data, and Figure 7(d) is an example of weather analysis data.

気象予測データ解析部530の解析対象となる気象予測データは、図7(a)に示すように、風力発電量の予測対象ウィンドファームの設置エリアおよびその周辺エリアを含む解析対象エリアを格子状に区切ったときの格子単位で作成されている。なお、図7(a)に示す予測対象ウィンドファームは、洋上ウィンドファームであるが、陸上ウィンドファームであってもよい。 The weather forecast data to be analyzed by the weather forecast data analysis unit 530 is created in units of grids when the analysis target area including the installation area of the wind farm to be predicted for wind power generation and its surrounding area is divided into a grid, as shown in FIG. 7(a). Note that the prediction target wind farm shown in FIG. 7(a) is an offshore wind farm, but it may also be an onshore wind farm.

図7(b)は、図7(a)に示す格子地点Aの気象予報データを示す。この気象予報データには、例えば、格子地点Aにおける南北風速、東西風速、気温、および気温の経時的な変化が示されている。なお、図7(b)には、格子地点Aにおける1つの高度の気象予報データが図示されているが、格子地点Aの気象予報データは、予め段階的に設定された複数の高度別に作成されている。また、解析対象のデータには、格子地点Aの気象予測データだけでなく、他の格子地点の気象予測データも含まれる。 Figure 7(b) shows weather forecast data for grid point A shown in Figure 7(a). This weather forecast data shows, for example, north-south wind speed, east-west wind speed, temperature, and changes in temperature over time at grid point A. Note that while Figure 7(b) shows weather forecast data for one altitude at grid point A, the weather forecast data for grid point A is created for multiple altitudes that are set in stages in advance. The data to be analyzed includes not only the weather forecast data for grid point A, but also weather forecast data for other grid points.

気象予測データ解析部530は、図7(c)に示すように、要求される予測予測精度に応じて気象予報データよりも小さな格子状に解析対象エリアを区切る。これにより空間解像度が気象予報データよりも高くなる。気象予測データ解析部530は、気象予報データを入力データとして数値気象モデルなどのWRF解析モデルを用いてネスティングを実施することによって、格子地点ごとに気象解析データを作成する。 As shown in FIG. 7(c), the weather forecast data analysis unit 530 divides the analysis area into a grid smaller than the weather forecast data according to the required forecast accuracy. This results in a higher spatial resolution than the weather forecast data. The weather forecast data analysis unit 530 creates weather analysis data for each grid point by performing nesting using a WRF analysis model such as a numerical weather model with the weather forecast data as input data.

図7(d)は、格子地点aにおける1つの高度の気象解析データを示す。この気象解析データには、例えば、格子地点aにおける南北風速、東西風速、気温、および気温の経時的な変化が示されている。このとき、気象予報データが1時間単位で経時的な変化を示しているのに対して、気象解析データは10分単位で経時的な変化を示す。そのため、気象解析データの時間解像度も、気象予報データより高くなる。なお、図7(d)には、格子地点aにおける1つの高度の気象解析データが図示されているが、格子地点aの気象解析データは、気象予測データと同じく複数の高度別に作成されている。また、気象解析データには、格子地点aだけでなく、他の格子地点のデータも含まれる。 Figure 7(d) shows meteorological analysis data at one altitude at grid point a. This meteorological analysis data shows, for example, north-south wind speed, east-west wind speed, temperature, and changes in temperature over time at grid point a. At this time, while the weather forecast data shows changes over time in one-hour increments, the meteorological analysis data shows changes over time in ten-minute increments. Therefore, the time resolution of the meteorological analysis data is higher than that of the meteorological forecast data. Note that while Figure 7(d) shows meteorological analysis data at one altitude at grid point a, the meteorological analysis data at grid point a is created for multiple altitudes, just like the weather forecast data. In addition, the meteorological analysis data includes data not only for grid point a, but also for other grid points.

上記のように、気象予測データ解析部530によって作成された気象解析データは、気象解析データベース630に格納される(ステップS13)。また、ステップS13では、データ処理部520によって1次処理された風況観測データおよびSCADAデータが風況観測データベース610およびSCADAデータベース620にそれぞれ格納される。 As described above, the weather analysis data created by the weather forecast data analysis unit 530 is stored in the weather analysis database 630 (step S13). Also, in step S13, the wind observation data and SCADA data that have been subjected to primary processing by the data processing unit 520 are stored in the wind observation database 610 and the SCADA database 620, respectively.

次に、予測部700の長期間予測部720が、風速の長期間予測を行う(ステップS14)。ここで、図8を参照して、ステップS14の動作について説明する。 Next, the long-term prediction unit 720 of the prediction unit 700 performs a long-term prediction of the wind speed (step S14). Here, the operation of step S14 will be described with reference to FIG. 8.

図8は、長期間予測部720の長期間予測方法の一例を説明するための模式図である。ステップS14では、まず、長期間予測部720の長期間データ前処理部721が、SCADAデータベース620から過去のSCADAデータを読み出すとともに、気象解析データベース630から過去の気象解析データを読み出す。長期間データ前処理部721によって読み出される過去のSCADAデータおよび過去の気象解析データには、例えば、風力発電量の予測時刻と同時刻の過去データが含まれている。続いて、長期間データ前処理部721は、読み出したSCADAデータおよび気象解析データを処理して機械学習用の教師データを作成する。 Figure 8 is a schematic diagram for explaining an example of the long-term prediction method of the long-term prediction unit 720. In step S14, first, the long-term data pre-processing unit 721 of the long-term prediction unit 720 reads out past SCADA data from the SCADA database 620 and reads out past meteorological analysis data from the meteorological analysis database 630. The past SCADA data and past meteorological analysis data read out by the long-term data pre-processing unit 721 include, for example, past data for the same time as the predicted time of wind power generation. Next, the long-term data pre-processing unit 721 processes the read SCADA data and meteorological analysis data to create teacher data for machine learning.

次に、長期間風況学習部722が、長期間データ前処理部721で作成された教師データを用いた機械学習に基づいて長期間予測モデルを作成する。本実施形態では、この長期間予測モデルは、ニューラルネットワークNN1で用いることができる数式モデルである。 Next, the long-term wind condition learning unit 722 creates a long-term prediction model based on machine learning using the teacher data created by the long-term data preprocessing unit 721. In this embodiment, this long-term prediction model is a mathematical model that can be used in the neural network NN1.

最後に、長期間演算部723が、気象解析データベース630から、最新の気象解析データを読み出す。続いて、長期間演算部723は、読み出した気象解析データを入力データとして上記長期間予測モデルで演算処理する。その結果、気象解析データの補正データが算出される。この補正データは、風力発電の予測対象となる風車の設置地点における風速補正データである。 Finally, the long-term calculation unit 723 reads the latest meteorological analysis data from the meteorological analysis database 630. Next, the long-term calculation unit 723 performs calculations using the read meteorological analysis data as input data with the above-mentioned long-term prediction model. As a result, correction data for the meteorological analysis data is calculated. This correction data is wind speed correction data at the installation site of the wind turbine that is the subject of the wind power generation prediction.

上記風速補正データは、過去のデータを教師データとする機械学習によって生成された長期間予測モデルを用いて算出されている。そのため、図8に示すように、風速の実測データに対する誤差について、風速補正データは、気象解析データよりも小さくなる。なお、補正データの算出方法は、上記の方法に限定されない。 The wind speed correction data is calculated using a long-term prediction model generated by machine learning using past data as training data. Therefore, as shown in Figure 8, the error of the wind speed correction data with respect to the actual wind speed measurement data is smaller than that of the meteorological analysis data. Note that the method of calculating the correction data is not limited to the above method.

上述したように長期間予測部720の長期間予測が終了すると、次に、予測部700の短期間予測部710が、風速の短期間予測を行う(ステップS15)。ここで、図9を参照して、ステップS15の動作について説明する。 When the long-term prediction unit 720 finishes the long-term prediction as described above, the short-term prediction unit 710 of the prediction unit 700 then performs a short-term prediction of the wind speed (step S15). Here, the operation of step S15 will be described with reference to FIG. 9.

図9は、短期間予測部710の短期間予測方法の一例を説明するための模式図である。ステップS15では、まず、短期間予測部710の短期間データ前処理部711が、SCADAデータベース620から過去のSCADAデータを読み出すか、または風況観測データベース610から過去の風況観測データを読み出す。短期間データ前処理部711によって読み出される過去のSCADAデータまたは過去の風況観測データには、例えば、風力発電量の予測時刻と同時刻の過去データが含まれている。 Figure 9 is a schematic diagram for explaining an example of the short-term prediction method of the short-term prediction unit 710. In step S15, first, the short-term data pre-processing unit 711 of the short-term prediction unit 710 reads out past SCADA data from the SCADA database 620, or reads out past wind condition observation data from the wind condition observation database 610. The past SCADA data or past wind condition observation data read out by the short-term data pre-processing unit 711 includes, for example, past data for the same time as the predicted time of wind power generation.

なお、短期間データ前処理部711がSCADAデータと風況観測データのどちらを読み出すかは、後述する短期間予測モデルの内容に応じて予め決定されている。SCADAデータには無くて風況観測データにはある計測項目、例えば風速標準偏差が短期間予測モデルの作成に必要な場合には、短期間データ前処理部711は風況観測データを読み出す。この場合、短期間データ前処理部711は、読み出した風況観測データデータを処理して機械学習用の教師データを作成する。なお、短期間データ前処理部711は、SCADAデータを読み出した場合には、このSCADAデータを処理して機械学習用の教師データを作成する。 Whether the short-term data pre-processing unit 711 reads out SCADA data or wind observation data is determined in advance according to the contents of the short-term prediction model described below. When a measurement item that is not in the SCADA data but is in the wind observation data, such as wind speed standard deviation, is required to create a short-term prediction model, the short-term data pre-processing unit 711 reads out the wind observation data. In this case, the short-term data pre-processing unit 711 processes the read out wind observation data to create teacher data for machine learning. When the short-term data pre-processing unit 711 reads out SCADA data, it processes the SCADA data to create teacher data for machine learning.

次に、短期間風況学習部712が、短期間データ前処理部711で作成された教師データを用いた機械学習に基づいて短期間予測モデルを作成する。本実施形態では、この短期間予測モデルは、リカレントニューラルネットワークRNN1で用いることができる数式モデルである。 Next, the short-term wind condition learning unit 712 creates a short-term prediction model based on machine learning using the teacher data created by the short-term data preprocessing unit 711. In this embodiment, this short-term prediction model is a mathematical model that can be used in the recurrent neural network RNN1.

最後に、短期間演算部713が、SCADAデータベース620から最新のSCADAデータを読み出すか、または風況観測データベース610から最新の風況観測データを読み出す。続いて、短期間演算部713は、読み出したSCADAデータまたは風況観測データを入力データとして上記短期間予測モデルで演算処理する。その結果、短期間予測風速が算出される。入力データがSCADAデータである場合には、この短期間予測風速は、風力発電量の予測対象となる風車の設置地点における風速データである。一方、入力データが風況観測データである場合には、この短期間予測風速は、風力発電量の予測対象エリア内の風況観測地点における風速データである。 Finally, the short-term calculation unit 713 reads the latest SCADA data from the SCADA database 620, or reads the latest wind observation data from the wind observation database 610. Next, the short-term calculation unit 713 performs calculations using the read SCADA data or wind observation data as input data with the above-mentioned short-term prediction model. As a result, the short-term predicted wind speed is calculated. When the input data is SCADA data, this short-term predicted wind speed is wind speed data at the installation site of the wind turbine that is the subject of the wind power generation prediction. On the other hand, when the input data is wind observation data, this short-term predicted wind speed is wind speed data at the wind observation site within the subject area of the wind power generation prediction.

上記短期間予測風速は、過去の実測データを教師データとする機械学習によって生成された短期間予測モデルを用いて算出されている。つまり、短期間予測モデルは、予測データを用いずに実測データのみで作成されている。そのため、風力発電量の予測地点における短期間の風速を高精度に算出することができる。なお、短期間予測風速の算出方法は、上記の方法に限定されない。 The above short-term predicted wind speed is calculated using a short-term prediction model generated by machine learning using past actual measurement data as training data. In other words, the short-term prediction model is created using only actual measurement data without using prediction data. Therefore, it is possible to calculate the short-term wind speed at the predicted point of wind power generation with high accuracy. Note that the method of calculating the short-term predicted wind speed is not limited to the above method.

上述したように短期間予測部710の短期間予測が終了すると、次に、予測部700の発電量予測部730が、風力発電量の予測を行う(ステップS16)。ここで、図10を参照して、ステップS16の動作について説明する。 When the short-term prediction unit 710 finishes the short-term prediction as described above, the power generation amount prediction unit 730 of the prediction unit 700 then predicts the wind power generation amount (step S16). Here, the operation of step S16 will be described with reference to FIG. 10.

図10は、発電量予測部730の発電量予測方法の一例を説明するための模式図である。ステップS15では、まず、発電量予測部730の発電機データ前処理部731が、SCADAデータベース620から過去のSCADAデータを読み出す。発電機データ前処理部731によって読み出される過去のSCADAデータには、例えば、風力発電量の予測時刻と同時刻の過去データが含まれている。続いて、発電機データ前処理部731は、読み出したSCADAデータを処理して機械学習用の教師データを作成する。 Figure 10 is a schematic diagram for explaining an example of a power generation prediction method of the power generation prediction unit 730. In step S15, first, the generator data pre-processing unit 731 of the power generation prediction unit 730 reads past SCADA data from the SCADA database 620. The past SCADA data read by the generator data pre-processing unit 731 includes, for example, past data for the same time as the predicted time of wind power generation. Next, the generator data pre-processing unit 731 processes the read SCADA data to create teacher data for machine learning.

次に、発電量学習部732が、発電機データ前処理部731で作成された教師データを用いた機械学習に基づいて発電機モデルを作成する。本実施形態では、この発電機モデルは、ニューラルネットワークNN2で用いることができる数式モデルである。 Next, the power generation amount learning unit 732 creates a generator model based on machine learning using the teacher data created by the generator data preprocessing unit 731. In this embodiment, this generator model is a mathematical model that can be used in the neural network NN2.

最後に、発電量演算部733が、短期間予測部710によって算出された短期間予測風速および長期間予測部720によって算出された補正データを入力データとして上記発電機モデルで演算処理する。その結果、予測発電量が算出される。この予測発電量は、例えば図10に示すように、SCADAデータに基づいて風速と発電量との関係を示すグラフとして結果表示部740に表示される。 Finally, the power generation amount calculation unit 733 performs calculations using the short-term predicted wind speed calculated by the short-term prediction unit 710 and the correction data calculated by the long-term prediction unit 720 as input data in the above-mentioned generator model. As a result, a predicted power generation amount is calculated. This predicted power generation amount is displayed on the result display unit 740 as a graph showing the relationship between wind speed and power generation amount based on the SCADA data, as shown in FIG. 10, for example.

ウィンドファームにおいて、風力発電量は風速に依存する。風速は、数時間単位の長周期で変化するだけでなく、数秒単位の短周期で変化する場合もある。そのため、短期の風力発電量を予測する場合、短期の風速予測のみに風力発電量を予測しても、精度が不十分になる。 In a wind farm, the amount of wind power generated depends on the wind speed. Wind speed not only changes over long periods of several hours, but can also change over short periods of several seconds. Therefore, when predicting short-term wind power generation, the accuracy is insufficient if the prediction is based solely on short-term wind speed predictions.

そこで、本実施形態では、長期間予測部720が風力発電量の予測期間を含む長期(第1期間)の風況を予測するとともに、短期間予測部710が上記予測期間を含む短期(第2期間)の風況を予測する。さらに、発電量演算部733は、長期間予測部720の予測結果と短期間予測部710の予測結果とを用いて上記予測期間の風力発電量を算出している。このように、短期間の予測風速だけでなく長期間の予測風速も用いて風力発電量を予測することによって、短期間の風力発電量を高精度に予測することが可能となる。 In this embodiment, the long-term prediction unit 720 predicts long-term (first period) wind conditions including the prediction period for wind power generation, and the short-term prediction unit 710 predicts short-term (second period) wind conditions including the prediction period. Furthermore, the power generation amount calculation unit 733 calculates the wind power generation amount for the prediction period using the prediction results of the long-term prediction unit 720 and the short-term prediction unit 710. In this way, by predicting the wind power generation amount using not only the short-term predicted wind speed but also the long-term predicted wind speed, it is possible to predict the short-term wind power generation amount with high accuracy.

(第1変形例)
図11は、第1変形例に係る予測部700の構成を示すブロック図である。図11では、上述した実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を両略する。
(First Modification)
Fig. 11 is a block diagram showing the configuration of a prediction unit 700 according to the first modified example. In Fig. 11, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本変形例では、短期間予測部710は、長期間予測部720の予測結果である補正データを用いて短期間予測風速を算出する。ここで、図12を参照して、本変形例に係る短期間風速予測方法について説明する。 In this modified example, the short-term prediction unit 710 calculates the short-term predicted wind speed using the correction data that is the prediction result of the long-term prediction unit 720. Here, the short-term wind speed prediction method according to this modified example will be described with reference to FIG. 12.

図12は、風速の予測結果と実測結果の比較の一例を示すグラフである。図12においおて、横軸は時刻を示し、縦軸は風速を示す。また、実線は短期間予測部710の予測結果を示し、破線は長期間予測部720の予測結果を示し、点線は実測結果を示す。図12では、時刻t0において、長期間予測部720で予測された風速が、大きく変化する。このときの風速の変化量が予め設定された基準値を超えると、短期間予測部710は、長期間予測部720の予測結果を用いて短期間予測風速を算出する。具体的には、短期間予測部710の短期間風況学習部712が、短期間予測モデルを作成する際に、長期間予測部720の予測結果に応じて短期間予測モデルの重み付け係数を設定する。 Figure 12 is a graph showing an example of a comparison between the predicted wind speed and the actual measurement. In Figure 12, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates wind speed. The solid line indicates the prediction result of the short-term prediction unit 710, the dashed line indicates the prediction result of the long-term prediction unit 720, and the dotted line indicates the actual measurement result. In Figure 12, at time t0, the wind speed predicted by the long-term prediction unit 720 changes significantly. If the change in wind speed at this time exceeds a preset reference value, the short-term prediction unit 710 calculates a short-term predicted wind speed using the prediction result of the long-term prediction unit 720. Specifically, when the short-term wind condition learning unit 712 of the short-term prediction unit 710 creates a short-term prediction model, it sets a weighting coefficient for the short-term prediction model according to the prediction result of the long-term prediction unit 720.

上記のように短期間風況学習部712が短期間予測モデルを作成すると、短期間演算部713が、その短期間予測モデルを用いた演算処理を行って、短期間予測風速を算出する。その後、発電量予測部730が、短期間予測風速に基づいて風力発電量を予測する。最後に、結果表示部740が、発電量予測部730の予測結果を表示する。 When the short-term wind condition learning unit 712 creates a short-term prediction model as described above, the short-term calculation unit 713 performs calculation processing using the short-term prediction model to calculate the short-term predicted wind speed. After that, the power generation amount prediction unit 730 predicts the wind power generation amount based on the short-term predicted wind speed. Finally, the result display unit 740 displays the prediction result of the power generation amount prediction unit 730.

以上説明した本変形例によれば、長期間予測部720の予測結果を短期間予測部710の予測結果に反映させて風力発電量を予測している。そのため、本変形例においても、風力発電量は、長期間予測部720の予測結果と短期間予測部710の予測結果とを用いて予測されている。よって、短期間の風力発電量を高精度に予測することが可能となる。 According to the present modified example described above, the wind power generation amount is predicted by reflecting the prediction result of the long-term prediction unit 720 in the prediction result of the short-term prediction unit 710. Therefore, in this modified example as well, the wind power generation amount is predicted using the prediction result of the long-term prediction unit 720 and the prediction result of the short-term prediction unit 710. Therefore, it is possible to predict the short-term wind power generation amount with high accuracy.

(第2変形例)
図13は、第2変形例に係る予測部700の構成を示すブロック図である。図13では、上述した実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を両略する。
(Second Modification)
Fig. 13 is a block diagram showing the configuration of a prediction unit 700 according to the second modified example. In Fig. 13, the same components as those in the above-described embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本変形例では、予測部700は、風速補正部750をさらに有する。風速補正部750は、ウェイクモデルを用いてウィンドファーム内の後流風車の風速を補正する。ここで図14および図15を参照してウェイクモデルについて説明する。 In this modified example, the prediction unit 700 further includes a wind speed correction unit 750. The wind speed correction unit 750 corrects the wind speed of the wake wind turbine in the wind farm using a wake model. The wake model will now be described with reference to Figures 14 and 15.

図14は、ウィンドファームの風車の配置を模式的に示す図である。また、図15は、上流風車と後流風車の風速変化の一例を示す図である。 Figure 14 is a diagram showing the arrangement of wind turbines in a wind farm. Also, Figure 15 is a diagram showing an example of the change in wind speed of an upstream wind turbine and a wake wind turbine.

図14に示すように、例えば、風向きが、図面上で左方向から右方向に向かう西向きである場合、上流風車は西寄りの風上側に配置された風車であり、後流風車は東寄りの風下側に配置された風車である。この場合、図15に示すように、時刻t1から時刻t2までの時間帯では、後流風車の風速が、上流風車の影響を受けて減速し、時刻t2から時刻t3までの時間帯では、後流風車の風速が上流風車の風速とほぼ等しくなる。 As shown in FIG. 14, for example, if the wind direction is westward, going from left to right on the drawing, the upstream wind turbine is a wind turbine located on the westward, upwind side, and the wake wind turbine is a wind turbine located on the eastward, downwind side. In this case, as shown in FIG. 15, in the time period from time t1 to time t2, the wind speed of the wake wind turbine slows down due to the influence of the upstream wind turbine, and in the time period from time t2 to time t3, the wind speed of the wake wind turbine is approximately equal to the wind speed of the upstream wind turbine.

上流風車によって発生する後流風車の風速減速は、後流風車の発電量に影響する。ウェイクモデルは、上流風車によって発生する後流風車の風速減速が後流風車の発電量に与える影響度を算出するための数式モデルである。風速補正部750は、短期間予測部710と長期間予測部720の各々において予測された風況に含まれる風向データを用いて、ウィンドファーム内の風車設置位置、および位置関係から上流風車による風速減速の影響を受ける後流風車を特定する。続いて、風速補正部750は、ウェイクモデルを用いて後流風車の風速を補正する。 The wind speed deceleration of the wake wind turbine caused by the upstream wind turbine affects the amount of power generated by the wake wind turbine. The wake model is a mathematical model for calculating the degree of impact that the wind speed deceleration of the wake wind turbine caused by the upstream wind turbine has on the amount of power generated by the wake wind turbine. The wind speed correction unit 750 uses the wind direction data included in the wind conditions predicted by the short-term prediction unit 710 and the long-term prediction unit 720 to identify the wind turbine installation positions within the wind farm and the wake wind turbines that are affected by the wind speed deceleration caused by the upstream wind turbine based on their positional relationship. The wind speed correction unit 750 then corrects the wind speed of the wake wind turbine using the wake model.

したがって、本変形例によれば、短期間予測部710と長期間予測部720にてそれぞれ予測された上流風車の風速から、後流風車の風速を補正することができるため、風速予測精度が向上する。そのため、補正された後流風車の風速に基づいて予測される風力発電量の予測精度も向上する。 Therefore, according to this modified example, the wind speed of the wake wind turbine can be corrected from the wind speed of the upstream wind turbine predicted by the short-term prediction unit 710 and the long-term prediction unit 720, respectively, improving the accuracy of the wind speed prediction. As a result, the accuracy of the wind power generation amount predicted based on the corrected wind speed of the wake wind turbine is also improved.

以上、実施形態および変形例を説明したが、この実施形態および変形例は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。 Although the above describes the embodiments and modifications, these embodiments and modifications are presented only as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The novel system described in this specification can be embodied in various other forms. Furthermore, various omissions, substitutions, and modifications can be made to the forms of the system described in this specification without departing from the spirit of the invention. The appended claims and equivalents are intended to include such forms and modifications that fall within the scope and spirit of the invention.

1:風力発電量予測システム
100:風況観測部
200:ウィンドファーム監視制御部
300:気象予測データ取得部
530:気象予測データ解析部
600:記憶部
700:予測部
710:短期間予測部
711:短期間データ前処理部
712:短期間風況学習部
713:短期間演算部
720:長期間予測部
721:長期間データ前処理部
722:長期間風況学習部
723:長期間演算部
730:発電量予測部
731:発電機データ前処理部
732:発電量学習部
733:発電量演算部
750:風速補正部
1: Wind power generation prediction system 100: Wind condition observation unit 200: Wind farm monitoring and control unit 300: Weather forecast data acquisition unit 530: Weather forecast data analysis unit 600: Memory unit 700: Prediction unit 710: Short-term prediction unit 711: Short-term data pre-processing unit 712: Short-term wind condition learning unit 713: Short-term calculation unit 720: Long-term prediction unit 721: Long-term data pre-processing unit 722: Long-term wind condition learning unit 723: Long-term calculation unit 730: Power generation prediction unit 731: Power generator data pre-processing unit 732: Power generation learning unit 733: Power generation calculation unit 750: Wind speed correction unit

Claims (10)

風力発電量の予測対象ウィンドファームの風況を計測する風況観測部と、
前記予測対象ウィンドファーム内における風車の設置位置で計測される計測データを記録するウィンドファーム監視制御部と、
前記予測対象ウィンドファームを含むエリアにおける気象予測データを取得する気象予測データ取得部と、
前記風況の計測結果を示す風況観測データ、前記計測データ、および前記気象予測データの解析結果を示す気象解析データを格納する記憶部と、
前記記憶部に格納されたデータを用いて、前記風力発電量の予測期間を含む第1期間の風況と、前記予測期間を含み前記第1期間よりも短い第2期間の風況とをそれぞれ予測し、前記第1期間および前記第2期間の風況予測結果に基づいて前記風力発電量を予測する予測部と、
を備え、
前記予測部は、前記第1期間の風況予測結果を用いて前記第2期間の風況を予測する、風力発電量予測システム。
a wind condition observation unit that measures wind conditions in a wind farm for which wind power generation is to be predicted;
A wind farm monitoring control unit that records measurement data measured at installation positions of wind turbines in the wind farm to be predicted;
A weather forecast data acquisition unit that acquires weather forecast data in an area including the prediction target wind farm;
a storage unit for storing wind condition observation data indicating the measurement results of the wind conditions, the measurement data, and meteorological analysis data indicating the analysis results of the meteorological forecast data;
a prediction unit that predicts wind conditions for a first period including a prediction period of the wind power generation amount and for a second period including the prediction period and shorter than the first period using the data stored in the storage unit, and predicts the wind power generation amount based on the wind condition prediction results for the first period and the second period;
Equipped with
The prediction unit predicts wind conditions in the second time period using a wind condition prediction result in the first time period .
前記予測部は、前記第2期間の風況を予測する短期間予測部を含み、
前記短期間予測部は、
前記記憶部から読み出した風況観測データまたは計測データを処理して機械学習用の教師データを作成する短期間データ前処理部と、
前記教師データを用いた機械学習に基づいて短期間予測モデルを作成する短期間風況学習部と、
前記短期間予測モデルを用いた演算処理によって前記第2期間の風況を算出する短期間演算部と、を有する、請求項1に記載の風力発電量予測システム。
The prediction unit includes a short-term prediction unit that predicts wind conditions for the second period,
The short-term prediction unit
a short-term data preprocessing unit that processes the wind observation data or the measurement data read from the storage unit to create teacher data for machine learning;
A short-term wind condition learning unit that creates a short-term prediction model based on machine learning using the teacher data;
The wind power generation prediction system according to claim 1 , further comprising: a short-term calculation unit that calculates the wind conditions in the second time period by a calculation process using the short-term prediction model.
前記短期間演算部は、リカレントニューラルネットワーク内で前記短期間予測モデルに基づく演算処理を行う、請求項に記載の風力発電量予測システム。 The wind power generation prediction system according to claim 2 , wherein the short-term calculation unit performs calculation processing based on the short-term prediction model within a recurrent neural network. 前記予測部は、前記第1期間の風況を予測する長期間予測部を含み、
前記長期間予測部は、
前記記憶部から読み出した計測データおよび気象解析データを処理して機械学習用の教師データを作成する長期間データ前処理部と、
前記教師データを用いた機械学習に基づいて長期間予測モデルを作成する長期間風況学習部と、
前記長期間予測モデルを用いた演算処理によって前記第1期間の風況を算出する長期間演算部と、を有する、請求項1からのいずれか1項に記載の風力発電量予測システム。
The prediction unit includes a long-term prediction unit that predicts wind conditions for the first period,
The long-term prediction unit
a long-term data preprocessing unit that processes the measurement data and meteorological analysis data read from the storage unit to create teacher data for machine learning;
A long-term wind condition learning unit that creates a long-term prediction model based on machine learning using the teacher data;
The wind power generation prediction system according to claim 1 , further comprising: a long-term calculation unit that calculates the wind conditions for the first period by a calculation process using the long-term prediction model.
前記予測部は、前記風力発電量を予測する発電量予測部を含み、
前記発電量予測部は、
前記記憶部から読み出した計測データを処理して機械学習用の教師データを作成する発電機データ前処理部と、
前記教師データを用いた機械学習に基づいて発電機モデルを作成する発電量学習部と、
前記発電機モデルを用いた演算処理によって前記風力発電量を算出する発電量演算部と、を有する、請求項1からのいずれか1項に記載の風力発電量予測システム。
The prediction unit includes a power generation amount prediction unit that predicts the wind power generation amount,
The power generation amount prediction unit
a generator data preprocessing unit that processes the measurement data read from the storage unit to create teacher data for machine learning;
a power generation amount learning unit that creates a power generator model based on machine learning using the teacher data;
The wind power generation prediction system according to claim 1 , further comprising: a power generation amount calculation unit that calculates the wind power generation amount by a calculation process using the generator model.
前記発電量演算部は、ニューラルネットワーク内で前記発電機モデルに基づく演算処理を行う、請求項に記載の風力発電量予測システム。 The wind power generation prediction system according to claim 5 , wherein the power generation amount calculation unit performs calculation processing based on the generator model within a neural network. 前記気象予測データ取得部から取得した前記気象予測データを解析して前記気象解析データを出力する気象予測データ解析部をさらに備え、
前記気象予測データ解析部は、要求される予測精度に応じて、前記気象予測データの時間解像度および空間解像度を調整して前記気象解析データを出力する、請求項1からのいずれか1項に記載の風力発電量予測システム。
a weather forecast data analysis unit that analyzes the weather forecast data acquired from the weather forecast data acquisition unit and outputs the weather analysis data;
7. The wind power generation prediction system according to claim 1 , wherein the weather forecast data analysis unit adjusts a time resolution and a spatial resolution of the weather forecast data according to a required prediction accuracy and outputs the weather analysis data.
前記予測対象ウィンドファーム内には、風上側に配置された上流風車と、風下側に配置された後流風車とが設置され、
前記予測部は、前記上流風車によって発生する前記後流風車の風速減速が前記後流風車の発電量に与える影響を算出するためのウェイクモデルを用いて前記後流風車の風速を補正する風速補正部を含む、請求項1からのいずれか1項に記載の風力発電量予測システム。
In the prediction target wind farm, an upstream wind turbine arranged on the windward side and a wake wind turbine arranged on the leeward side are installed,
8. The wind power generation prediction system according to claim 1, wherein the prediction unit includes a wind speed correction unit that corrects the wind speed of the wake wind turbine using a wake model for calculating an effect of a wind speed deceleration of the wake wind turbine caused by the upstream wind turbine on an amount of power generation of the wake wind turbine.
風力発電量の予測対象ウィンドファームの風況を計測し、
前記予測対象ウィンドファーム内における風車の設置位置で計測される計測データを記録し、
前記予測対象ウィンドファームを含むエリアにおける気象予測データを取得し、
前記風況の計測結果を示す風況観測データ、前記計測データ、および前記気象予測データの解析結果を示す気象解析データ、を記憶部に格納し、
前記記憶部に格納されたデータを用いて、前記風力発電量の予測期間を含む第1期間の風況と、前記予測期間を含み前記第1期間よりも短い第2期間の風況とをそれぞれ予測することであって、前記第1期間の風況予測結果を用いて前記第2期間の風況を予測し
前記第1期間および前記第2期間の風況予測結果に基づいて前記風力発電量を予測する、
風力発電量予測方法。
Measure the wind conditions at the wind farm for which wind power generation is to be predicted,
Recording measurement data measured at installation positions of wind turbines in the wind farm to be predicted;
Obtaining weather forecast data for an area including the prediction target wind farm;
storing wind condition observation data indicating the measurement results of the wind conditions, the measurement data, and meteorological analysis data indicating the analysis results of the meteorological forecast data in a storage unit;
Using the data stored in the storage unit, predicting wind conditions for a first period including a prediction period of the wind power generation amount and wind conditions for a second period including the prediction period and shorter than the first period, wherein the wind conditions for the second period are predicted using a wind condition prediction result for the first period;
predicting the wind power generation amount based on wind condition prediction results for the first period and the second period;
Wind power forecasting methods.
風力発電量の予測対象ウィンドファームの風況を計測し、
前記予測対象ウィンドファーム内における風車の設置位置で計測される計測データを記録し、
前記予測対象ウィンドファームを含むエリアにおける気象予測データを取得し、
前記風況の計測結果を示す風況観測データ、前記計測データ、および前記気象予測データの解析結果を示す気象解析データ、を記憶部に格納し、
前記記憶部に格納されたデータを用いて、前記風力発電量の予測期間を含む第1期間の風況と、前記予測期間を含み前記第1期間よりも短い第2期間の風況とをそれぞれ予測することであって、前記第1期間の風況予測結果を用いて前記第2期間の風況を予測し
前記第1期間および前記第2期間の風況予測結果に基づいて前記風力発電量を予測する、処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
Measure the wind conditions at the wind farm for which wind power generation is to be predicted,
Recording measurement data measured at installation positions of wind turbines in the wind farm to be predicted;
Obtaining weather forecast data for an area including the prediction target wind farm;
storing wind condition observation data indicating the measurement results of the wind conditions, the measurement data, and meteorological analysis data indicating the analysis results of the meteorological forecast data in a storage unit;
Using the data stored in the storage unit, predicting wind conditions for a first period including a prediction period of the wind power generation amount and wind conditions for a second period including the prediction period and shorter than the first period, wherein the wind conditions for the second period are predicted using a wind condition prediction result for the first period;
A program for causing a computer to execute a process of predicting the wind power generation amount based on wind condition prediction results for the first period and the second period.
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