【摘要】：風(fēng)能作為一種新型能源受到了廣泛的關(guān)注,但是風(fēng)電機(jī)組輸出功率受外界因素影響較大,有較大的波動性和不確定性,尤其是短時波動劇烈,使得超短期風(fēng)電功率預(yù)測的精度不高。現(xiàn)有的超短期風(fēng)電功率預(yù)測方法沒有充分考慮不同頻率風(fēng)速分量和風(fēng)向?qū)︻A(yù)測精度的影響,本文計(jì)及風(fēng)向的作用,提出了一種基于分量分治的風(fēng)電功率超短期組合預(yù)測方法。本文的主要工作如下:第一,提出了一種基于分量分治的超短期風(fēng)電功率預(yù)測框架。研究發(fā)現(xiàn)以下兩種因素綜合影響機(jī)組功率:一方面,由于機(jī)組慣性和動態(tài)性能的影響,不同頻率的風(fēng)速對機(jī)組功率有不同影響,并且,不同頻率的風(fēng)速分量的不確定性程度有差異;另一方面,風(fēng)電機(jī)組置于風(fēng)電場中,受阻隔物機(jī)組偏航等因素的影響,相同風(fēng)速而不同風(fēng)向時,機(jī)組輸出功率也有差異。據(jù)此,本文設(shè)計(jì)的風(fēng)電機(jī)組超短期功率預(yù)測框架為:首先對風(fēng)速和功率進(jìn)行分解,得到不同頻率的分量,然后綜合風(fēng)向的作用,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立風(fēng)速分量到功率分量的預(yù)測模型,實(shí)現(xiàn)分量分治,最后將各功率分量預(yù)測的結(jié)果融合成機(jī)組輸出功率的預(yù)測值。第二,提出了一種結(jié)合小波包分解和集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的組合分解方法。在所提出的分解方法中,首先對原始風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)做小波包分解處理,將原始數(shù)據(jù)分解為高頻分量和低頻分量;然后對得到的高頻分量進(jìn)行集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解,將高頻分量分解為平緩的本征模態(tài)函數(shù)分量。通過小波包分解和集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解相結(jié)合,對原始風(fēng)速和風(fēng)電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行逐級分解,將原始數(shù)據(jù)分解為平穩(wěn)的分量信號。最后,結(jié)合風(fēng)電場的實(shí)測數(shù)據(jù),驗(yàn)證所提出組合分解方法對風(fēng)電功率預(yù)測的可行性。第三,提出了一種考慮風(fēng)向的Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功率預(yù)測方法。在所提出的預(yù)測方法中,首先基于小波包分解得到的低頻分量和小波包分解得到的高頻分量經(jīng)集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解得到的本征模態(tài)函數(shù)分量分別建立Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,考慮風(fēng)向?qū)︼L(fēng)電功率預(yù)測的影響,將風(fēng)向數(shù)據(jù)作為Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個輸入向量,對風(fēng)電功率分量進(jìn)行預(yù)測,然后采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將風(fēng)電功率預(yù)測分量進(jìn)行融合,得到最終的預(yù)測超短期風(fēng)電功率。最后,結(jié)合風(fēng)電場的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),驗(yàn)證考慮風(fēng)向的Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功率預(yù)測方法的準(zhǔn)確性。第四,對本文提出的基于分量分治的風(fēng)電功率超短期組合預(yù)測方法進(jìn)行測試與改進(jìn)。測試結(jié)果表明,結(jié)合小波包分解和集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的組合分解方法能夠?qū)⒉▌拥脑硷L(fēng)速和風(fēng)電功率數(shù)據(jù)逐級分解為平穩(wěn)的分量,降低風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)的波動性對預(yù)測結(jié)果的影響,能夠提高風(fēng)電功率預(yù)測精度;另外,考慮風(fēng)向的影響,采用分解得到的不同頻率的風(fēng)速分量分別基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對風(fēng)電功率分量進(jìn)行預(yù)測建模,并且將功率預(yù)測分量通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合的方法能夠進(jìn)一步提高風(fēng)電功率預(yù)測精度,更加準(zhǔn)確的反映風(fēng)電功率的變化趨勢。
【圖文】：

風(fēng)電功率物理預(yù)測預(yù)測方法

圖 2-2 偏航控制工作原理風(fēng)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)在工作時，對風(fēng)向變化的調(diào)節(jié)有一個動作死區(qū)，，偏統(tǒng)的控制死區(qū)如圖 2-3 所示，對于風(fēng)電機(jī)組來說，圖中的虛線方向?yàn)榕c風(fēng)電葉片的垂直的方向，當(dāng)風(fēng)向在該方向上時，風(fēng)電機(jī)組能夠獲得最大的風(fēng)能。向發(fā)生改變時，若風(fēng)向改變的角度較小，與圖中虛線夾角小于 θ 時，由于風(fēng)片慣性較大，且偏航系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的話運(yùn)行成本較高，則對處于此角度范圍的風(fēng)電機(jī)組不進(jìn)行偏航調(diào)節(jié)，當(dāng)風(fēng)向在該角度范圍之外時，進(jìn)行偏航控制，風(fēng)機(jī)的方向，使其對準(zhǔn)風(fēng)向。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM614

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本文編號：2671367