風電場風速特性及不確定性模型研究.pdf

1、當前，儲量豐富的風能資源成為我國大力支持發(fā)展新能源的首選之一。然而，風電不確定性對大規(guī)模風電并網(wǎng)的影響也日益彰顯，棄風限電問題日趨嚴重。對于風電不確定性的研究主要集中在小時級平均風速預報及其預報誤差的統(tǒng)計分析方面，而長周期的風電特性研究不能滿足電網(wǎng)的實時調度與優(yōu)化控制特殊需求。本文以電力系統(tǒng)的實時調度與優(yōu)化控制需求的視角，研究了風速的瞬時波動特性及不確定性模型，為大規(guī)模風電并網(wǎng)的安全高效利用提供了理論基礎和支撐依據(jù)。
　　首先，根

2、據(jù)電網(wǎng)實時調度和優(yōu)化控制所關心的和大氣運動存在普隙的小時間尺度對實際風電數(shù)據(jù)進行分解和合成，發(fā)現(xiàn)了風電的幅頻多尺度調制效應，得到了風電的瞬時頻譜特性。風速不僅具有多尺度調幅效應，而且小時級平均風速對湍動風速頻率也存在調制效應。發(fā)展了湍流強度的三參數(shù)冪律普適模型，進一步完善了IEC標準。根據(jù)小時級風功率對剩余波動分量的調幅效應和風功率的瞬時功率頻譜，得到了風功率的時頻分離特性。根據(jù)風的大氣湍物理本質分析，給出了相應的物理機制。
　　

3、第二，發(fā)現(xiàn)風電方差的日調制效應，從電力系統(tǒng)運行調度需求角度研究了日周期特性。基于所定義的平均湍流強度在考慮季節(jié)、地域以及高度等因素的基礎上深入研究了風電方差的日周期特性，提出了可以消除日周期特性影響、提高模型擬合精度的時變模型。同樣，風功率方差也具有日周期特性。然后，針對日周期特性的物理機制以及其對風電安全高效利用的實際意義進行了必要的探討分析和算例研究。采用兩區(qū)域四機系統(tǒng)進行調頻能力算例分析，仿真結果表明：考慮風電功率波動日周期特性的

4、時變模型更能滿足調度人員合理配置調頻機組的容量，從而滿足實際分析需求。
　　第三，同樣也以1小時為研究時間尺度，對風速和風功率進行了變差分析，發(fā)現(xiàn)了風速/風功率變差的調幅效應，并且同樣也可以第二章的三參數(shù)冪律普適模型對風速變化速率和風功率變動率實現(xiàn)定量刻畫，證明了本文不確定性模型的普適性。同時，還發(fā)現(xiàn)了風電變差也存在日周期特性。最后，又進一步提出了考慮平抑代價的一體化平抑策略：利用一體化聯(lián)合發(fā)電對風功率預報曲線的誤差分量分頻段跟蹤

5、平抑的設計思路，實現(xiàn)電力生產(chǎn)的可計劃性、降低旋轉備用，提高電網(wǎng)的風電消納能力和安全穩(wěn)定性。
　　第四，由于可預報性是風速不確定性的一種特性，因此研究了基于相關函數(shù)的可預報性定量刻畫方法。在此基礎上，定量分析了風速時均值預報信息源有效性的時間尺度，提出了風速時均值日前預報的優(yōu)化框架。并且，鑒于風速預報在大規(guī)模風電并網(wǎng)中的重要性，還研究了風速方差以及風速變差的可預報性，得到了方差和變差的可預報長度，基于目前普遍采用支持向量回歸算法和深