基于Lorenz扰动模型的改进风能预测方法研究

【摘要】：高精度的风电预测技术与方法是目前实现大规模风电并网、提高风电质量、发展风能产业的关键环节。现有的多种数值预测模型,如统计模型、人工神经网络、灰色模型等大都局限于对预测模型本身算法的改进方面。本文呈现一个全新的提高短期风电预测精度的理论与观点,在深入研究非线性扰动因素对大气动力系统的重要影响后,提出一类基于Lorenz风速扰动模型的短期风速及功率预测模型。主要工作包括:(1)将Lorenz系统作为大气扰动模型,满足一定的数值求解条件,生成大气扰动序列;定义Lorenz综合扰动流的概念,并给出两种定义形式。(2)借助WNN、BP和SVM等神经网络模型验证Lorenz扰动方法在短期风速及功率预测应用中的有效性和可行性。(3)基于灰生成理论和归一化常数对风速及其相关的Lorenz扰动序列进行数据处理,计算瑞利数为45时的Lorenz扰动量,并以此为基础对生成数据建立不高于五阶的多项式扰动模型,引入多种误差指标对预测模型的可靠性和预测结果精度进行分析比较。进一步验证不同形式的Lorenz扰动量对风电预测结果的改进效果,分别采用瑞利数为0.7、12和16的Lorenz扰动量进行相应的计算和预测过程。(4)引入灰色模型GM(1,N),本文中将N特定为1,将上述过程建立的各个扰动模型应用到灰色模型GM(1,1)中对相同预测周期内的风速进行预测,并进行误差分析。(5)考虑到双参数威布尔分布在风资源评估及风电场选址等问题中的重要意义,借助Lorenz风速扰动模型改进参数估计,得到了更加精确的威布尔分布拟合曲线。 【关键词】：风电预测 大气动力系统 瑞利数 Lorenz扰动流 多项式扰动模型 灰色模型 风速分布
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 风电发展现状9-11
• 1.2 风电预报系统及预测方法11-14
• 第2章 Lorenz风速扰动预测模型的可行性验证14-32
• 2.1 Lorenz系统14-17
• 2.2 Lorenz扰动风速预测模型的可行性验证17-31
• 2.2.1 短期风速预测模型验证18-25
• 2.2.2 短期功率预测模型验证25-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第3章 基于灰生成理论建立Lorenz风速扰动模型32-47
• 3.1 基于累加生成模型的风速扰动模型32-42
• 3.1.1 Lorenz扰动流的归一化常数32-33
• 3.1.2 数据预处理33-36
• 3.1.3 基于灰生成成分的风速扰动模型36-42
• 3.2 不同瑞利数取值条件下的风速扰动模型42-44
• 3.3 基于Lorenz扰动流的GM(1,1)风速预测模型44-46
• 3.3.1 灰色模型GM(1,1)44-45
• 3.3.2 基于Lorenz扰动量的GM(1,1)风速预测结果45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 风能的统计学特征研究47-55
• 4.1 风速分布类型47-50
• 4.2 基于Lorenz扰动流的双参数威布尔分布50-54
• 4.2.1 威布尔分布拟合检验50-52
• 4.2.2 基于Lorenz扰动量改进的威布尔参数估计52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 结论55-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表的学术成果62-63
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作63-64
• 致谢64

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