風(fēng)電分布模式及概率預(yù)測方法研究.pdf

1、隨著世界各國對環(huán)境保護、節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展等問題的日益關(guān)注，可再生能源發(fā)電技術(shù)越來越受到人們的重視。從技術(shù)和經(jīng)濟角度來看，目前風(fēng)力發(fā)電是發(fā)展最快最成熟的可再生能源技術(shù)之一。近十幾年來，風(fēng)力發(fā)電成本已得到大幅下降，風(fēng)電己具有與傳統(tǒng)常規(guī)電源發(fā)電競爭的潛力，許多國家已把發(fā)展風(fēng)力發(fā)電作為改善能源結(jié)構(gòu)和保護生態(tài)環(huán)境的一種措施，納入國家發(fā)展規(guī)劃。由于自然風(fēng)所具有的隨機性、波動性和不可控性，使得風(fēng)電場的輸出功率波動很大，當(dāng)風(fēng)電穿透功率達到一定比例時

2、，這種波動將對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來嚴(yán)重影響。因此，為了優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度，減少旋轉(zhuǎn)備用容量，提高風(fēng)電穿透功率極限，滿足電力市場交易需要，便于安排機組維護和檢修，有必要對風(fēng)電的分布特性進行研究，以加強相關(guān)應(yīng)用的針對性。
　　目前的風(fēng)電場風(fēng)速分布特性分析主要服務(wù)于風(fēng)電場規(guī)劃或電能計劃，通常由較長時間內(nèi)的風(fēng)速采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計即可。然而，當(dāng)需要應(yīng)對更短時間，特別是與運行和控制時間級有關(guān)的問題時，服務(wù)于規(guī)劃或電能計劃的分布特性已不能完全適應(yīng)新的需要

3、，需要從新的角度展開深入研究。
　　本文首先從不同的應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，探討了風(fēng)電場風(fēng)速分布的模式差異性。具體分析了可能造成模式差異化的主要因素，并從風(fēng)速概率密度和條件風(fēng)速概率密度分布中提取出特征風(fēng)速、形狀與尺度系數(shù)、概率偏度等指標(biāo)，以考察不同分布所表現(xiàn)出的模式差異性。某實際風(fēng)電場風(fēng)速分布特征數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，從不同角度統(tǒng)計的分布特性，存在明顯的模式差異性，這說明，不同的應(yīng)用需要采用與其對應(yīng)的統(tǒng)計規(guī)律。
　　根據(jù)上述提出的模式差異

4、性特征指標(biāo)，建立了風(fēng)電場自身專用的風(fēng)電分布模式庫，以方便用戶對歷史模式的查詢和匹配。模式庫包含管理、更新、歸并和用戶4個基本模塊。其中，管理模塊負(fù)責(zé)基本模式庫的建立和維護，并用本文提出的相似度函數(shù)衡量和匹配模式；更新模塊負(fù)責(zé)將風(fēng)電場運行產(chǎn)生的新風(fēng)況數(shù)據(jù)加入到歷史數(shù)據(jù)庫中，以對基本模式庫進行更新，從而使模式庫得到不斷豐富，并準(zhǔn)確反映風(fēng)電場模式特征；歸并模塊負(fù)責(zé)在模式冗余的情況下進行模式歸并，精簡模式庫，保持模式庫實用性和高效性；用戶模塊與

5、管理模塊互相協(xié)調(diào)，處理用戶與模式庫的交互操作。
　　論文最后應(yīng)用時間序列模型對風(fēng)電場實際風(fēng)速數(shù)據(jù)進行確定性預(yù)測建模，并對未來風(fēng)速進行一步預(yù)測。根據(jù)預(yù)測時刻的臨時分布模式，通過與風(fēng)電場模式庫的匹配方式，并結(jié)合風(fēng)電機組功率特性曲線，即可得到具有概率意義的風(fēng)電場風(fēng)速和功率預(yù)測結(jié)果。概率預(yù)測信息能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)短期風(fēng)電調(diào)峰、并合理安排系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用的需要。
　　本文主要研究內(nèi)容得到了國家自然科學(xué)基金項目（50877014）的資助。預(yù)期