考虑风速动态时空关系的风电功率预测研究

摘要

风电具有间歇性和波动性，大规模风电并网为电力系统的安全稳定运行带来了严峻挑战。风电输出功率预测作为解决风电并网所存在问题的最佳途径，可以为电网的调控运行提供重要的参考与支持，有效地增加风电准接入容量，提高系统运行的安全性与经济性。因此，对风电输出功率预测方法进行研究具有重要意义。
　　目前，国内外对风电输出功率预测方法的研究主要集中在基于统计学的预测方法上，此类方法存在需要大量历史数据支持、预测误差随预测时间尺度的增长而增大、对天气突变情况预测效果差等问题，多用于风电功率的超短期预测。而对于风电输出功率物理预测方法的研究还较少。
　　基于此，本文提出一种考虑风速动态时空关系的风电功率预测方法，该方法以NWP数据作为输入，通过NWP数据修正、风速分布计算、风速-功率转换三个步骤对风电输出功率进行预测：
　　首先，分析风电场局地效应和风向变化对流场的影响，建立风电场局地效应模型及考虑风向影响的地形识别模型，通过模型对气流变化的物理过程进行解析求解，实现网格化NWP数据的修正，提高预报精度。然后，从空间、时间及动态变化三个角度探讨风速在风电场内的分布特性，并由此提出一种考虑风电场内风速动态时空分布特性的风速模型。该模型可通过对风机间干扰效应及风向影响的模拟计算出风速在预测周期内时间、空间上的分布情况，以获取风电场内各台风机的预测风速。最后，对三种风速-功率曲线建模方法展开研究及对比，选取比恩法绘制实测风速-功率曲线。将该曲线与预测风速结合，最终实现对风电场内各台风机输出功率的预测。
　　在MATLAB平台中编程实现上述过程，并对某风电场未来二十四小时的风电出力进行预测。算例表明，本文所提出的预测方法具有计算速度快、工程实用性高、对各类天气条件适用性强等特点，能较准确地实现风电输出功率的短期预测。

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第1章 绪论

1.1 课题的背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 风电输出功率预测存在的问题

1.4 本课题的研究内容

第2章 风力发电机组的风速-功率曲线建模

2.1 引言

2.2 风速-功率曲线定义

2.3 标准风速-功率曲线

2.4 实测（风速,功率）离散点图

2.5 实测风速-功率曲线及其建模方法研究

2.6 风速-功率曲线建模结果及分析

2.7 本章小结

第3章 考虑风电场内风速动态时空分布特性的风速模型

3.1 引言

3.2 风速空间分布特性

3.3风速的时间分布特性

3.4 风速的动态分布特性

3.5 考虑风电场内风速动态时空分布特性的风速模型

3.6 算例分析

3.7 本章小结

第4章 考虑风速动态时空关系的风电功率预测

4.1 前言

4.2 风电场局地效应模型

4.3 考虑风向影响的地形识别模型

4.4 考虑风速动态时空关系的风电功率预测步骤

4.5 算例分析

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢