本文關(guān)鍵詞：風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模及應(yīng)用研究

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【摘要】：隨著化石能源的過度消耗和環(huán)境的日益惡化，，人們對清潔能源的需求與日俱增，風(fēng)能由于具有清潔無污染、可再生和蘊藏量極大的特點，得到了世界各國的普遍關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日益成熟，風(fēng)電場的規(guī)模不斷擴大，風(fēng)電功率的隨機性和不可控性對電力系統(tǒng)安全、可靠運行的影響逐漸凸顯。因此，迫切需要建立準(zhǔn)確的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型，對風(fēng)電場的隨機出力進(jìn)行評估，以準(zhǔn)確把握風(fēng)電并網(wǎng)對系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的影響。 本文深入分析了影響風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出的各種因素，結(jié)合風(fēng)電場的實際運行數(shù)據(jù)，提出了兩種風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模方法：考慮尾流效應(yīng)和山體地形的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模和考慮實際運行數(shù)據(jù)的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模。針對兩種風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模方法的特點，分別將其應(yīng)用到風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出評估和風(fēng)電功率預(yù)測中，從而驗證了模型的準(zhǔn)確性。 本文主要研究內(nèi)容如下： （1）提出了一種考慮尾流效應(yīng)和山體地形的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模方法。首先，分析了尾流效應(yīng)和山體地形對風(fēng)電機組風(fēng)速的影響，并分別建立了平坦地形下計及尾流效應(yīng)、山體地形下不計尾流效應(yīng)和山體地形下計及尾流效應(yīng)的風(fēng)電機組風(fēng)速模型；然后，基于風(fēng)電機組風(fēng)速和輸出功率模型，建立了東馬坊風(fēng)電場的穩(wěn)態(tài)模型；最后，通過仿真研究了尾流效應(yīng)和山體地形對風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出的影響，驗證了考慮尾流效應(yīng)和山體地形的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模方法的準(zhǔn)確性。 （2）考慮到尾流效應(yīng)和山體地形對風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出的影響，設(shè)計了一套風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出評估系統(tǒng)，建立了平坦地形、山體地形和平坦地形+山體地形下的風(fēng)電場模型，應(yīng)用此系統(tǒng)分析了對于以上風(fēng)電場模型，隨著風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)速和風(fēng)向的變化，風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出的相應(yīng)變化，并找出了三種風(fēng)電場模型的最佳風(fēng)向角和某一風(fēng)向下的最佳風(fēng)速范圍，從而為風(fēng)電場的微觀選址提供了理論依據(jù)。 （3）考慮到東馬坊風(fēng)電場所處地形復(fù)雜，難以準(zhǔn)確建模，提出了一種考慮實際運行數(shù)據(jù)的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模方法。首先，分析了風(fēng)電機組的分段運行特性；然后，分別采用最大樹法和改進(jìn)型最大樹法對風(fēng)電機群進(jìn)行了分類，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計原理得到了各類機群的實測風(fēng)速-輸出功率特性曲線，并通過分段線性擬合得到了各類機群的風(fēng)速-輸出功率函數(shù)關(guān)系，從而建立了三機等效風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型；最后，建立了改進(jìn)型風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型，并與三機等效風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行比較，從而驗證了三機等效風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型的準(zhǔn)確性。 （4）基于東馬坊風(fēng)電場的機群分類結(jié)果，采用BP（Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別對三類機群和風(fēng)電場的平均風(fēng)速進(jìn)行了預(yù)測，并將風(fēng)速預(yù)測結(jié)果分別應(yīng)用到三機等效和改進(jìn)型風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型中，從而實現(xiàn)了風(fēng)電功率的預(yù)測。通過對比分析可知：將三機等效風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型應(yīng)用于風(fēng)電功率預(yù)測模型中，可以有效地改善風(fēng)電功率預(yù)測模型的精度，從而為優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度、合理安排風(fēng)電機組的檢修和維護(hù)提供了有效的參考。
【關(guān)鍵詞】：穩(wěn)態(tài)建模 尾流效應(yīng) 山體地形 改進(jìn)型最大樹法 三機等效風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 風(fēng)電功率預(yù)測模型
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 選題背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展概況12-16
• 1.2.1 世界風(fēng)電發(fā)展概況12-14
• 1.2.2 中國風(fēng)電發(fā)展概況14-16
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4 本文主要內(nèi)容19-21
• 第二章 考慮尾流效應(yīng)和山體地形的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模21-41
• 2.1 風(fēng)力發(fā)電基本知識21-23
• 2.1.1 風(fēng)能及其特點21-22
• 2.1.2 風(fēng)速隨高度變化規(guī)律22-23
• 2.2 風(fēng)電機組輸出功率模型23-27
• 2.2.1 風(fēng)力機的理想輸出功率模型23-25
• 2.2.2 風(fēng)電機組的輸出功率模型25-26
• 2.2.3 風(fēng)電機組輸出功率的影響因素26-27
• 2.3 風(fēng)電機組風(fēng)速模型27-33
• 2.3.1 計及尾流效應(yīng)的平坦地形風(fēng)速模型27-30
• 2.3.2 山體地形風(fēng)速模型30-31
• 2.3.3 計及尾流效應(yīng)的山體地形風(fēng)速模型31-33
• 2.4 風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模33-35
• 2.5 算例分析35-39
• 2.5.1 尾流效應(yīng)對風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出的影響36-37
• 2.5.2 山體地形對風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出的影響37-38
• 2.5.3 尾流效應(yīng)和山體地形對風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出的影響38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-41
• 第三章 風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出評估系統(tǒng)軟件設(shè)計41-57
• 3.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介41-42
• 3.2 風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出評估系統(tǒng)功能介紹42-45
• 3.3 算例分析45-55
• 3.3.1 平坦地形風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出分析45-49
• 3.3.2 山體地形風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出分析49-52
• 3.3.3 平坦地形+山體地形風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)輸出分析52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第四章 考慮實際運行數(shù)據(jù)的風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)建模57-75
• 4.1 風(fēng)電機組運行特性57-61
• 4.2 風(fēng)電機組分類方法61-64
• 4.2.1 最大樹法61-62
• 4.2.2 改進(jìn)型最大樹法62-64
• 4.3 風(fēng)電機組風(fēng)速-輸出功率特性曲線64-65
• 4.4 算例分析65-73
• 4.4.1 基于實測數(shù)據(jù)的風(fēng)電機群分類65-68
• 4.4.2 各類機群實測風(fēng)速-輸出功率特性曲線68-70
• 4.4.3 風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型70-71
• 4.4.4 風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)模型的評價71-73
• 4.5 本章小結(jié)73-75
• 第五章 基于三機等效模型的風(fēng)電功率預(yù)測75-85
• 5.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)75-78
• 5.1.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡介75-76
• 5.1.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法76-77
• 5.1.3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模77-78
• 5.2 誤差評價指標(biāo)78-79
• 5.3 算例分析79-83
• 5.3.1 風(fēng)速預(yù)測79-82
• 5.3.2 風(fēng)電功率預(yù)測82-83
• 5.4 本章小結(jié)83-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-89
• 6.1 全文總結(jié)85-86
• 6.2 工作展望86-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 致謝95-97
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果97

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1085173