風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)建模及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著化石能源的過(guò)度消耗和環(huán)境的日益惡化，人們對(duì)清潔能源的需求與日俱增，風(fēng)能由于具有清潔無(wú)污染、可再生和蘊(yùn)藏量極大的特點(diǎn)，得到了世界各國(guó)的普遍關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日益成熟，風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，風(fēng)電功率的隨機(jī)性和不可控性對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的影響逐漸凸顯。因此，迫切需要建立準(zhǔn)確的風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)模型，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的隨機(jī)出力進(jìn)行評(píng)估，以準(zhǔn)確把握風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的影響。本文深入分析了影響風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)輸出的各種因素，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，

2、提出了兩種風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)建模方法:考慮尾流效應(yīng)和山體地形的風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)建模和考慮實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)建模。針對(duì)兩種風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)建模方法的特點(diǎn)，分別將其應(yīng)用到風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)輸出評(píng)估和風(fēng)電功率預(yù)測(cè)中，從而驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了一種考慮尾流效應(yīng)和山體地形的風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)建模方法。首先，分析了尾流效應(yīng)和山體地形對(duì)風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速的影響，并分別建立了平坦地形下計(jì)及尾流效應(yīng)、山體地形下不計(jì)尾流效應(yīng)和山體地形下計(jì)及尾流效應(yīng)的風(fēng)電

3、機(jī)組風(fēng)速模型;然后，基于風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速和輸出功率模型，建立了東馬坊風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)模型;最后，通過(guò)仿真研究了尾流效應(yīng)和山體地形對(duì)風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)輸出的影響，驗(yàn)證了考慮尾流效應(yīng)和山體地形的風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)建模方法的準(zhǔn)確性。⑵考慮到尾流效應(yīng)和山體地形對(duì)風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)輸出的影響，設(shè)計(jì)了一套風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)輸出評(píng)估系統(tǒng)，建立了平坦地形、山體地形和平坦地形+山體地形下的風(fēng)電場(chǎng)模型，應(yīng)用此系統(tǒng)分析了對(duì)于以上風(fēng)電場(chǎng)模型，隨著風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速和風(fēng)向的變化，風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)輸出的相應(yīng)變化，并

4、找出了三種風(fēng)電場(chǎng)模型的最佳風(fēng)向角和某一風(fēng)向下的最佳風(fēng)速范圍，從而為風(fēng)電場(chǎng)的微觀選址提供了理論依據(jù)。⑶考慮到東馬坊風(fēng)電場(chǎng)所處地形復(fù)雜，難以準(zhǔn)確建模，提出了一種考慮實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)建模方法。首先，分析了風(fēng)電機(jī)組的分段運(yùn)行特性;然后，分別采用最大樹(shù)法和改進(jìn)型最大樹(shù)法對(duì)風(fēng)電機(jī)群進(jìn)行了分類，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理得到了各類機(jī)群的實(shí)測(cè)風(fēng)速-輸出功率特性曲線，并通過(guò)分段線性擬合得到了各類機(jī)群的風(fēng)速-輸出功率函數(shù)關(guān)系，從而建立了三機(jī)等效風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)模型

5、;最后，建立了改進(jìn)型風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)模型，并與三機(jī)等效風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證了三機(jī)等效風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)模型的準(zhǔn)確性。⑷基于東馬坊風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)群分類結(jié)果，采用BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別對(duì)三類機(jī)群和風(fēng)電場(chǎng)的平均風(fēng)速進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并將風(fēng)速預(yù)測(cè)結(jié)果分別應(yīng)用到三機(jī)等效和改進(jìn)型風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)模型中，從而實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電功率的預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)比分析可知:將三機(jī)等效風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)模型應(yīng)用于風(fēng)電功率預(yù)測(cè)模型中，可以有效地改善風(fēng)電功率預(yù)測(cè)模型的精度，從而