基于气象测量场的风电爬坡事件与功率预测

【摘要】：随着风力发电大规模接入电网,风电爬坡事件的风险不断增大,对电力系统的影响日益突出。风电爬坡是指在短时间尺度内,风功率的大幅度波动。风力发电受气象环境条件影响,风能的波动性和间歇性特点是风电爬坡的重要原因。爬坡事件进程中的显著风功率波动会破坏电网原有的功率平衡和频率稳定,对电力系统的安全稳定运行带来巨大的隐患。因此,深入研究风电爬坡事件,提高风电爬坡事件预测精度,能够推动风力发电并网和清洁可再生能源使用,同时也对电网安全运行和优化调度具有重要作用。本文的工作围绕风电爬坡的预测展开,旨在提出爬坡时段区域风功率预测模型和风电场爬坡事件预测模型。风电爬坡事件与气象条件变化密切相关,区域气象信息是研究风电爬坡事件的重要数据基础。有效关联气象数据和爬坡事件典型特征,建立预测模型是爬坡事件预测的关键。多观测点气象测量场能够捕捉不同位置、不同时刻的风速、风向等气象动态变化,准确表达风电爬坡时段气象参数的特性,这是现有其他预测方法所欠缺的。论文利用经验正交函数分解方法对气象数据构成的气象要素场进行空间模态分析和主分量提取,为构建风电爬坡预测模型提供数据支持。本文在分析风电场中风速分布特性和风功率特性的基础上,对风电爬坡事件进行了数据特征分析。通过对不同爬坡定义下风功率波动的统计分析,深入剖析了风电爬坡事件特性。同时对气象测量场中不同观测站间的风速序列进行相关性分析,分析结果显示气象观测站的风速序列间存在着各自不同的相关性,受地理位置、地形等因素影响。为提高风电爬坡时段风功率的预测效果,本文提出了一种基于气象测量场的爬坡时段区域风功率预测方法。考虑爬坡时段风速场的动态变化,利用经验正交函数分解,将风速资料阵分解成不同空间模态和主分量,通过多元非线性逐步回归方法建立风速场主分量和区域风功率间的映射关系。考虑风速预测误差,采用区间正交函数分解,将上述模型扩展为处理非确定性数据的预测方法。实际区域风功率预测结果表明,预测模型能够显著提高风电爬坡时段风功率预测的精度,对存在风速预测误差的情况具有较强的鲁棒性。气象测量场能够提供影响风电爬坡事件进程的气象数据,本文利用支持向量机算法对气象测量场的气象信息进行数据挖掘,提出了一种基于支持向量机分类算法的爬坡事件预测模型。模型充分考虑气场测量场中风速、风向、相对湿度等气象因素对风电出力的影响,同时利用粒子群算法优化支持向量机的参数,建立区域气象信息与爬坡事件判定值间的映射关系,实现对爬坡事件的预测分析。实际风电场算例仿真验证了预测模型方法的有效性和适用性。 【关键词】：气象测量场 风电爬坡 经验正交函数 支持向量机 区间数
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 研究背景及意义12-15
• 1.1.1 研究背景12-14
• 1.1.2 研究意义14-15
• 1.2 研究现状15-21
• 1.2.1 风电爬坡事件的定义15-17
• 1.2.2 风电场短期风功率预测方法17-19
• 1.2.3 风电爬坡事件预测研究方法19-21
• 1.3 本文主要工作21-22
• 第2章 气象测量场的数据特征分析22-35
• 2.1 气象测量场数据相关性分析22-26
• 2.1.1 空间分布的自动气象观测站22-23
• 2.1.2 观测站数据相关分析23-24
• 2.1.3 算例分析24-26
• 2.2 风能资源参数26-29
• 2.2.1 风速分布特性26
• 2.2.2 风电机组出力特性26-27
• 2.2.3 风资源参数预处理27-29
• 2.3 爬坡事件数据特征分析29-33
• 2.3.1 爬坡时段风功率数据特性29-32
• 2.3.2 风电场中爬坡事件统计分析32-33
• 2.4 小结33-35
• 第3章 基于气象测量场的爬坡时段区域风功率预测35-51
• 3.1 基于经验正交函数分解的气场测量场数据处理35-39
• 3.1.1 经验正交函数分解的基本原理35-37
• 3.1.2 基于EOF的气象测量场的模态分析37-39
• 3.2 爬坡时段区域风功率预测模型39-45
• 3.2.1 区域风功率预测模型39-41
• 3.2.2 算例分析41-45
• 3.3 考虑风速预测误差的区间EOF分解45-50
• 3.3.1 区间EOF分解原理45-46
• 3.3.2 考虑风速预测误差的区间风功率预测模型46-49
• 3.3.3 算例分析49-50
• 3.4 小结50-51
• 第4章 基于PSO-SVM的风电爬坡事件预测51-67
• 4.1 支持向量机原理51-56
• 4.1.1 支持向量机简介51-52
• 4.1.2 支持向量机原理52-55
• 4.1.3 LIBSVM工具箱介绍55-56
• 4.2 基于PSO-SVM的风电爬坡事件预测模型56-61
• 4.2.1 支持向量机参数优化56-58
• 4.2.2 基于粒子群算法的SVM参数寻优58-59
• 4.2.3 风电爬坡事件预测模型59-61
• 4.3 算例分析61-66
• 4.3.1 预测模型输入和参数选择62-63
• 4.3.2 风电爬坡事件预测实例63-66
• 4.4 小结66-67
• 第5章 结论与展望67-69
• 5.1 本文结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 作者在攻读硕士学位期间取得的成果74-75
• 附件75

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

粒子群算法的基本理论及其改进研究    刘建华

基于局域波分解及时间序列的风电场风速预测研究    管胜利;

基于AGC控制系统的风电场穿透功率的研究    云天吉;翁莎莎;

基于多尺度小波分解和时间序列法的风电场风速预测    李东福;董雷;礼晓飞;廖毅;

风电场发电功率短期预测组合模型研究    牛晨光;游晓科;赵震云;刘观起;

因子分析和聚类分析在银行选址中的应用——以建设银行衡水分行为例    丁建新;

基于GA-LS-SVM的风电场小时风速预测    徐蓓蓓;蒋铁铮;易宏;

基于威布尔分布函数的希尼尔水库风速模拟    魏光辉;

学生满意度影响因素的统计分析    刘磊;

基于风速功率关系带的时间序列法预测研究    易春燕;李俊芳;张步涵;

不同卷烟制造点生产的批内批间产品主流烟气指标稳定性分析    章岚;龙君;雷德安;田永红;

面向船舶制造协同物流网络的资源优化研究    徐小峰

区域产学研结合技术创新体系研究    曹静

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

基于网络关系视角的专业服务企业全球市场参与战略研究    李秀菊

鄱阳湖重金属污染特征研究及环境容量估算    李鸣

湖南南天竹遗传多样性及园林利用评价体系研究    唐丽

广州市青山绿地—城市林带林区生态功能研究    吴敏

中国风电产业融资问题研究    张伯松

思想政治理论课教学实效性研究    刘文革

吉林省农村居民幸福感研究    安春明

广义蚁群算法用于电力系统无功优化    林昭华,侯云鹤,熊信艮,鲁丽娟

基于时间序列和神经网络的电力系统负荷预测    张颖,高中文

威布尔分布参数估计方法及其应用举例    邱可森

电网无功电压综合控制的改进SA算法    周皓,周晖

基于改进模拟退火算法的电网无功优化    贾德香,唐国庆,韩净

基于改进PSO算法的电力系统无功优化研究    丁玉凤,文劲宇

基于统计聚类分析的短期风电功率预测    方江晓;周晖;黄梅;T.S.Sidhu;

风电场短期风速预测探讨    吴国旸;肖洋;翁莎莎;

基于神经网络的风电场风速时间序列预测研究    肖永山;王维庆;霍晓萍;

粒子群优化算法    李爱国,覃征,鲍复民,贺升平

    记者 王彦民　通讯员 靳丹

多状态下城市快速路网交通流短时预测理论与方法研究    董春娇

风电场功率短期预测方法研究    韩爽

基于小波分析和相关向量机的非线性径流预报模型研究    刘芳

空中机动目标航路预测模型    张成;王兴春;

论汽车整车库存预测模型的构建    李楷;

关于成长曲线预测模型参数识别的一点看法    赵国清;张少勇;

随机疲劳寿命分布预测模型    左常勇;

《节能管理和预测模型》    

灰色预测模型及在巷道收敛位移中的应用    刘沐宇,郑泽岱

灰色预测模型在农电规划中的应用    张步涵;郑琢非;

指数预测模型及参数识别    陈淑敏;王秀英;

实时参量预测模型及其分析    陈传波,刘广宇

基于支持向量分类的装备完好性预测模型    梅国建;张向波;徐宗昌;温再华;

基于灰色马尔可夫模型的煤矿安全预测    鄢小彬;肖新平;

基于自适应神经模糊推理系统的服务业发展预测模型    罗荣桂;黄敏镁;

预测模型的选择及其智能化实现    王亮;刘豹;徐德民;

基于支持向量机的预测模型及应用    肖健华;吴今培;

一种新的企业市场预测模型及其比较研究    李阳旭;邓辉文;

城市区域经济、人口、能源、环境综合系统预测模型及应用    马志元;

一种新的疾病发病率预测模型研究    李兆芹;姚克敏;

一种新的疾病发病率预测模型研究    李兆芹;姚克敏;

全球煤炭产量的灰色预测模型    张晓晞;

基于神经网络的粮食产量预测模型    肖会敏;樊为刚;

“预测模型”要缓行    刘庆

华东化工销售员工设计价格预测模型见成效    特约记者 刘京涛

预测世界杯之外 大数据还能做什么    南方日报记者 彭琳　实习生 周鹏程

预测模型：推算SARS起落潮    本报记者 张超

机器“品肉师”替您“尝鲜”    本报记者 段佳

预测智能：管理复杂基础架构的锁钥    BMC首席IT技术官 Mahendra Durai　IDC顾问 Eric Hatcher Randy Perry

巧用Excel构建利润预测模型    张琳 赵伟

发挥信息化对就业的“增补效应”    杨宜勇（作者为国家发改委经济研究所副所长）

“孵化器”模式：大数据的垂直运营样本    本报记者 汤浔芳　实习记者 董文萍

深部找矿的探镜    本报记者 安丰

城市交通规划环评中空气污染预测模型研究    师懿

原发性肝癌术后转移复发分子预测模型的优化整合与临床转化    周闯

煤矿安全生产预测模型的研究    孙忠林

控制技术在投资预测模型建立中的应用研究    王冬光

中国能源供求预测模型及发展对策研究    张丽峰

灰色预测模型与灰色证据组合模型研究及应用    王育红

灰色预测技术及其应用研究    崔立志

灰色不确定系统建模的理论与方法研究    崔杰

异味强度预测模型及其在恶臭评价中应用研究    颜鲁春

我国CPI预测数量研究    陈玉海

基于神经网络的纤维热磨过程能耗预测模型的研究    刘冰

铁路轨道几何不平顺趋势预测的关键算法研究    张念

城市能源预测模型的研究与应用    田振伟

基于模糊决策树算法的安全库存量预测模型    吴迪

采用灰色预测模型改进的HHT算法在故障诊断中的应用    齐雯

膀胱癌遗传分数的计算及发病风险预测模型的构建    王萍

基于序列的蛋白质—核苷酸绑定位点预测研究    石大宏

基于BP神经网络的混合预测模型的实例研究    熊盛华

多种土壤对双酚A的吸附行为及吸附预测模型的构建    赵嫚

基于近红外光谱技术的菜籽油品质快速评价方法的研究    李希熙