風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)與實例分析目錄

前言

第1章 緒論

1．1 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

1．1．1 世界能源產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1．1．2 中國能源產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1．1．3 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

1．1．4 我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

1．2 我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展中的問題

1．2．1 電網(wǎng)消納能力不足

1．2．2 政策支持前景不確定

1．2．3 技術(shù)水平制約

1．3 風(fēng)電功率預(yù)測的價值和意義

1．4 風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1．5 風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)原理及發(fā)展前景

1．5．1 風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)原理

1．5．2 風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)發(fā)展前景

1．6 風(fēng)的形成與地形對風(fēng)的影響

1．6．1 風(fēng)的形成

1．6．2 大氣邊界層風(fēng)場的形成

1．6．3 山區(qū)的近地風(fēng)場

1．6．4 沿海地區(qū)的海陸風(fēng)

1．7 小結(jié)

第2章 風(fēng)電功率預(yù)測的物理模型

2．1 基本思想

2．2 數(shù)值天氣預(yù)報

2．2．1 中小尺度的MM5模式

2．2．2 WRF模式

2．3 風(fēng)電場的局地建模方法

2．3．1 粗糙度估算

2．3．2 尾流模型

2．3．3 基于地形的風(fēng)電場建模

2．4 風(fēng)電功率映射算法

2．5 小結(jié)

第3章 風(fēng)電功率預(yù)測的統(tǒng)計模型

3．1 基本思想

3．2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

3．2．1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理

3．2．2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

3．2．3 實例分析

3．3 支持向量機模型

3．3．1 支持向量機原理

3．3．2 基于SVM的風(fēng)電功率預(yù)報建模

3．4 混沌模型

3．4．1 混沌預(yù)報基礎(chǔ)理論

3．4．2 混沌風(fēng)電功率預(yù)報實例分析

3．5 小結(jié)

第4章 風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)

4．1 風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的基本功能

4．1．1 建模基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求

4．1．2 數(shù)據(jù)采集與處理

4．1．3 預(yù)測功能要求

4．1．4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析要求

4．1．5 軟件界面要求

4．1．6 安全防護要求

4．1．7 數(shù)據(jù)上報要求

4．1．8 性能要求

4．2 風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計

4．2．1 典型硬件設(shè)計方案

4．2．2 主機和通信系統(tǒng)

4．2．3 測風(fēng)塔系統(tǒng)

4．2．4 安全防護系統(tǒng)

4．3 風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計

4．3．1 基本功能

4．3．2 軟件架構(gòu)與開發(fā)工具

4．3．3 核心算法與開發(fā)工具

4．3．4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計

4．4 典型風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)簡介

4．4．1 國外系統(tǒng)簡介

4．4．2 國內(nèi)系統(tǒng)簡介

4．5 小結(jié)

第5章 典型風(fēng)電場風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)實例分析

5．1 分析對象、方法和工具

5．1．1 分析對象

5．1．2 分析方法

5．1．3 分析工具

5．2 沿海風(fēng)電場實例分析

5．2．1 基本情況

5．2．2 系統(tǒng)運行分析

5．3 山地風(fēng)電場實例分析

5．3．1 基本情況

5．3．2 系統(tǒng)運行分析

5．4 平原風(fēng)電場實例分析

5．4．1 基本情況

5．4．2 系統(tǒng)運行分析

5．4．3 風(fēng)電功率的時變特征

5．5 小結(jié)

附錄 測風(fēng)塔技術(shù)參數(shù)

參考文獻

《風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)與實例分析》是《風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)叢書》之一，較為全面系統(tǒng)地介紹了風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)及其應(yīng)用情況。其內(nèi)容主要包括：風(fēng)電產(chǎn)業(yè)與風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)的發(fā)展沿革；風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)的原理和預(yù)測方法，包括物理模型以及統(tǒng)計模型；風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)硬件部分的技術(shù)細(xì)節(jié)，包括總體設(shè)計、主機與通信系統(tǒng)、測風(fēng)塔的組成、防雷與選址、安防系統(tǒng)；風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)軟件，包括軟件架構(gòu)及開發(fā)工具、核心算法及開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫等；簡單介紹了國內(nèi)外風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)；并對風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)進行實例分析。《風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)與實例分析》力求傳播風(fēng)電功率預(yù)測的相關(guān)知識，并試圖為風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計和制造提供技術(shù)路線圖。

本書主要包括：緒論、風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)原理、風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)原理的物理模型、風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)、風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)工程實例五部分。本書可供關(guān)注風(fēng)電場日常運行維護的風(fēng)電場運維人員，關(guān)注技術(shù)進展的勘測設(shè)計人員，技術(shù)人員，關(guān)注技術(shù)進展的大專院校學(xué)生參考使用。

《大型風(fēng)電場發(fā)電功率建模與預(yù)測》可供研究院所和高等院校從事新能源研究領(lǐng)域的人員閱讀，也可供高等院校電氣工程專業(yè)的研究生參考。

本書系統(tǒng)地介紹了風(fēng)力發(fā)電的特點、數(shù)值天氣預(yù)報模型及預(yù)報模式，以及風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測的重要性、誤差評價指標(biāo)、理論基礎(chǔ)、方法、誤差分析及應(yīng)用，從超短期預(yù)測、短期預(yù)測、中期預(yù)測、預(yù)測誤差分布不同角度應(yīng)用不同的預(yù)測模型進行了仿真實例分析，同時給出了一套集成化風(fēng)力發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)。

由于風(fēng)能本身的間歇性和不確定性，采用單一預(yù)測方法所得到的風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果的誤差很大，無法滿足電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的需要，項目針對風(fēng)速序列隨時間、空間呈現(xiàn)非平穩(wěn)性變化的特征，提出了一種基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)和支持向量機(SVM)的短期風(fēng)電功率組合預(yù)測方法，其預(yù)測誤差比單一模型降低了5%~10%，有效地提高了短期風(fēng)電功率預(yù)測的精度，對預(yù)測結(jié)果的誤差進行了不確定性分析，給出了預(yù)測結(jié)果誤差評價指標(biāo)。在深入研究風(fēng)電場輸出功率預(yù)測值隨時間空間變化的規(guī)律的基礎(chǔ)上，建立了一種考慮風(fēng)電場風(fēng)機間的排布和尾流效應(yīng)的功率預(yù)測模型，導(dǎo)出了各個風(fēng)機間的風(fēng)速相關(guān)矩陣和輸出功率值，與僅采用統(tǒng)計算法的功率預(yù)測相比，預(yù)測精度的均方根誤差可以減小5%，能進一步改善預(yù)測效果,將風(fēng)電場輸出功率的不確定性轉(zhuǎn)化為相對量化的確定性關(guān)系。 針對風(fēng)電場內(nèi)不同機組處風(fēng)速分布不均勻問題，考慮尾流效應(yīng)與風(fēng)的空間分布特性，提出了一種適用于永磁直驅(qū)變速機組風(fēng)電場動態(tài)等效的多機表征方法，通過模糊聚類算法將具有相近運行點的風(fēng)電機組劃分到同一機群，最后通過多個表征機群的等值機組的組合，建立基于擴展空間分布的風(fēng)電場輸出功率等效暫態(tài)模型，該模型能夠反映風(fēng)電場輸出有功/無功、頻率和電壓的動態(tài)特性。在此基礎(chǔ)上，提出了一種新的永磁直驅(qū)風(fēng)電機組頻率-轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)控制策略，根據(jù)風(fēng)電機組功率的變化率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制參數(shù)，使風(fēng)電機組獲得較好的頻率響應(yīng)能力，能夠有效減少風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)矩突變和頻率波動幅度，避免系統(tǒng)頻率的二次波動，以獲得較好的轉(zhuǎn)速恢復(fù)特性。 針對非平穩(wěn)風(fēng)電數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的幅值和頻率突變，研究提出了基于小波模極大值的奇異點辨識方法和基于自回歸滑動平均法的數(shù)據(jù)重構(gòu)算法，為功率預(yù)測提供可靠性的數(shù)據(jù)源。開發(fā)一套基于組合預(yù)測方法的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理、預(yù)測模型、誤差分析、預(yù)報輸出等主要功率模塊，具有一定的工程實用性，可以輔助制定合理的發(fā)電計劃，優(yōu)化開機組合，為風(fēng)電場并網(wǎng)安全經(jīng)濟運行提供科學(xué)決策的依據(jù)，具有較好的應(yīng)用前景。 項目研究期間，在國內(nèi)外期刊發(fā)表相關(guān)研究論文11篇，其中被SCI收錄1篇、EI收錄10篇，獲得國家發(fā)明專利1項、國家版權(quán)局授權(quán)計算機著作權(quán)15項。培養(yǎng)博士生1名、碩士研究生6名，培養(yǎng)指導(dǎo)國家大學(xué)生創(chuàng)新計劃本科生學(xué)生3名。參加國際、國內(nèi)會議6次，擔(dān)任會議分會主席2次，作大會報告和分會場報告3次。 2100433B