基于NWP的風電負荷預測方法在內蒙古電網(wǎng)中的應用

【摘要】： 風電作為一種清潔能源,具有很大的發(fā)展空間,但由于風電的隨機性和不確定性,大規(guī)模風電負荷波動對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成較大影響,集中方式并網(wǎng)非常困難。如果能對風電功率進行預測,則可以在很大程度上減小風電對電網(wǎng)的影響,增加電網(wǎng)對風電的預見能力和控制能力,從而在根本上增加電網(wǎng)對風電的接納能力。 數(shù)值天氣預報(numerical weather prediction ,NWP)是根據(jù)大氣實際情況,通過數(shù)值計算,求解描寫天氣演變過程的流體力學和熱力學方程組,從而預報未來天氣的方法。這種預報是定量和客觀的預報。在合理地對風電場進行建模的基礎上,使用NWP中的風速、風向數(shù)據(jù),可以直接對未來風電情況進行預測。 本文首先對內蒙古電網(wǎng)中已投運的風電場運行數(shù)據(jù)進行了概率密度計算,通過對風電波動的時間特性進行分析,確定了符合電網(wǎng)運行實際的合理預測間隔,指出了目前國內所使用的多種數(shù)值統(tǒng)計預測方法在預測時間尺度上都存在間隔太短的問題,因而不適合內蒙古電網(wǎng)運行的實際要求。在確定預測間隔的基礎上,通過對風機運行的歷史數(shù)據(jù)進行分析,對廠家提供的風機原始風速功率特性曲線進行了修正。針對內蒙古自治區(qū)的氣象特點,提出應對風機的風速功率特性曲線進行滾動式修正。然后,對如何通過NWP的風速、風向數(shù)據(jù)來計算風機的電功率數(shù)值進行了探討:不但討論了如何將NWP中大地理維度、高空風速折算至某一風場單臺風機輪轂處的風速,也討論了如何通過人工智能算法處理同一風場內風機之間的尾流效應和偏航效應,以得到準確的風電場的發(fā)電預測結果的問題。在使用NWP數(shù)據(jù)得到各個風電場中期發(fā)電負荷預測的基礎上,使用人工神經網(wǎng)絡算法對同一風區(qū)內各個風電場之間的相互作用做了處理,以風區(qū)為單位對風電負荷進行了較為準確的預測。最后,對基于NWP的風電負荷預測系統(tǒng)的預測結果誤差進行了分析,并對如何使用基于NWP的風電負荷預測系統(tǒng)的預測結果指導電網(wǎng)發(fā)電計劃安排做出了探討。 本文首次將基于NWP的風電負荷預測方法應用于實際電網(wǎng)中。通過對該算法的預測間隔、數(shù)據(jù)處理、功率曲線修正等問題的工程化處理,提高了預測精度,增加了方法的實用性。本文所介紹方法在內蒙古電網(wǎng)中已經得到成功應用,系統(tǒng)對提高內蒙古電網(wǎng)對風電的接納能力,對電網(wǎng)穩(wěn)定運行以及平衡風電負荷波動發(fā)揮了重要作用。本文工作也為大規(guī)模風電接入提供了技術準備。 【關鍵詞】：負荷預測 風力發(fā)電 數(shù)值電氣預報 NWP
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 第一章 緒論6-17
• 1.1 引言6
• 1.2 風電在我國的發(fā)展情況6-9
• 1.3 內蒙古自治區(qū)風電發(fā)展概況9-10
• 1.4 內蒙古電網(wǎng)進行風電預測的必要性10-11
• 1.5 風電負荷預測方法概述11-14
• 1.6 國內外研究動態(tài)14-15
• 1.7 本文所做的工作15-17
• 第二章 風的特性及數(shù)值天氣預報（NWP）17-23
• 2.1 風的形成17
• 2.2 數(shù)值天氣預報（NWP）概述17-20
• 2.3 相同地點不同高度的風速折算20-21
• 2.4 風電機組的尾流效應和偏航效應21
• 2.5 風電機輸出功率的特性21-23
• 第三章 基于NWP的風電負荷預測方法23-55
• 3.1 概述23-27
• 3.2 確定風電預測的合理間隔27-40
• 3.2.1 內蒙古自治區(qū)風的特點研究27-30
• 3.2.2 內蒙古電網(wǎng)風電運行規(guī)律分析30-40
• 3.3 風機的風速功率特性曲線的修正40-47
• 3.4 單臺風機基于NWP 的發(fā)電負荷預測47-49
• 3.5 單個風電場基于NWP 的發(fā)電負荷預測49-50
• 3.6 區(qū)域基于NWP 的風電負荷預測50-51
• 3.7 基于NWP 的負荷預測軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)51-55
• 第四章 內蒙古電網(wǎng)風電負荷預測系統(tǒng)55-62
• 4.1 計算實例55-56
• 4.2 NWP 方法與數(shù)值統(tǒng)計方法的比較56-59
• 4.3 比較結果59
• 4.4 使用風電負荷預測結果指導機爐方式安排59-62
• 第五章 結論與展望62-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67

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