風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速特性及不確定性模型研究.pdf

1、當(dāng)前，儲(chǔ)量豐富的風(fēng)能資源成為我國(guó)大力支持發(fā)展新能源的首選之一。然而，風(fēng)電不確定性對(duì)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的影響也日益彰顯，棄風(fēng)限電問(wèn)題日趨嚴(yán)重。對(duì)于風(fēng)電不確定性的研究主要集中在小時(shí)級(jí)平均風(fēng)速預(yù)報(bào)及其預(yù)報(bào)誤差的統(tǒng)計(jì)分析方面，而長(zhǎng)周期的風(fēng)電特性研究不能滿足電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度與優(yōu)化控制特殊需求。本文以電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度與優(yōu)化控制需求的視角，研究了風(fēng)速的瞬時(shí)波動(dòng)特性及不確定性模型，為大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的安全高效利用提供了理論基礎(chǔ)和支撐依據(jù)。
　　首先，根

2、據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度和優(yōu)化控制所關(guān)心的和大氣運(yùn)動(dòng)存在普隙的小時(shí)間尺度對(duì)實(shí)際風(fēng)電數(shù)據(jù)進(jìn)行分解和合成，發(fā)現(xiàn)了風(fēng)電的幅頻多尺度調(diào)制效應(yīng)，得到了風(fēng)電的瞬時(shí)頻譜特性。風(fēng)速不僅具有多尺度調(diào)幅效應(yīng)，而且小時(shí)級(jí)平均風(fēng)速對(duì)湍動(dòng)風(fēng)速頻率也存在調(diào)制效應(yīng)。發(fā)展了湍流強(qiáng)度的三參數(shù)冪律普適模型，進(jìn)一步完善了IEC標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)小時(shí)級(jí)風(fēng)功率對(duì)剩余波動(dòng)分量的調(diào)幅效應(yīng)和風(fēng)功率的瞬時(shí)功率頻譜，得到了風(fēng)功率的時(shí)頻分離特性。根據(jù)風(fēng)的大氣湍物理本質(zhì)分析，給出了相應(yīng)的物理機(jī)制。
　　

3、第二，發(fā)現(xiàn)風(fēng)電方差的日調(diào)制效應(yīng)，從電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度需求角度研究了日周期特性?；谒x的平均湍流強(qiáng)度在考慮季節(jié)、地域以及高度等因素的基礎(chǔ)上深入研究了風(fēng)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(shí)變模型。同樣，風(fēng)功率方差也具有日周期特性。然后，針對(duì)日周期特性的物理機(jī)制以及其對(duì)風(fēng)電安全高效利用的實(shí)際意義進(jìn)行了必要的探討分析和算例研究。采用兩區(qū)域四機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)頻能力算例分析，仿真結(jié)果表明：考慮風(fēng)電功率波動(dòng)日周期特性的

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

5、平抑的設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的可計(jì)劃性、降低旋轉(zhuǎn)備用，提高電網(wǎng)的風(fēng)電消納能力和安全穩(wěn)定性。
　　第四，由于可預(yù)報(bào)性是風(fēng)速不確定性的一種特性，因此研究了基于相關(guān)函數(shù)的可預(yù)報(bào)性定量刻畫方法。在此基礎(chǔ)上，定量分析了風(fēng)速時(shí)均值預(yù)報(bào)信息源有效性的時(shí)間尺度，提出了風(fēng)速時(shí)均值日前預(yù)報(bào)的優(yōu)化框架。并且，鑒于風(fēng)速預(yù)報(bào)在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)中的重要性，還研究了風(fēng)速方差以及風(fēng)速變差的可預(yù)報(bào)性，得到了方差和變差的可預(yù)報(bào)長(zhǎng)度，基于目前普遍采用支持向量回歸算法和深