《基於組合預測模型的併網風電場短期風電功率預測研究》是依託中國農業大學，由葉林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於組合預測模型的併網風電場短期風電功率預測研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：葉林
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於風電場發電功率受風速、風向、地理、氣象等多方面因素的影響，既具有時間相關性，也具有空間相關性，單一的預測模型達不到預期效果。本項目以非平穩變化的時間、空間的風速序列數據為研究對象，建立一個具有泛化能力的最優加權組合模型，給出預測結果誤差評價指標；利用空間相關法，建立基於擴展空間分布的區域性電網風電場的輸出功率等效模型和算法。研究提出一種根據奇異點局部奇異性信息對來自於風電數據採集控制系統的錯誤數據進行辨識糾錯的方法。針對非平穩風速信號中產生的幅值突變和頻率突變，給出小波變換係數模極大值檢測算法。深入的研究區域性電網中風電場輸出功率預測值隨時間漸變和突變的基本規律，探索將風力發電功率預測和負荷預測相結合的基本規律，設計開短期風電功率預測軟體，以確定風電在滿足系統一定可靠性水平下的備用容量，以制定科學的發電計畫，最佳化發電機組的開機組合，為風電場併網安全經濟運行提供科學決策依據。
結題摘要
由於風能本身的間歇性和不確定性，採用單一預測方法所得到的風電功率預測結果的誤差很大，無法滿足電網安全經濟運行的需要，項目針對風速序列隨時間、空間呈現非平穩性變化的特徵，提出了一種基於經驗模態分解(EMD)和支持向量機(SVM)的短期風電功率組合預測方法，其預測誤差比單一模型降低了5%~10%，有效地提高了短期風電功率預測的精度，對預測結果的誤差進行了不確定性分析，給出了預測結果誤差評價指標。在深入研究風電場輸出功率預測值隨時間空間變化的規律的基礎上，建立了一種考慮風電場風機間的排布和尾流效應的功率預測模型，導出了各個風機間的風速相關矩陣和輸出功率值，與僅採用統計算法的功率預測相比，預測精度的均方根誤差可以減小5%，能進一步改善預測效果,將風電場輸出功率的不確定性轉化為相對量化的確定性關係。針對風電場內不同機組處風速分布不均勻問題，考慮尾流效應與風的空間分布特性，提出了一種適用於永磁直驅變速機組風電場動態等效的多機表征方法，通過模糊聚類算法將具有相近運行點的風電機組劃分到同一機群，最後通過多個表征機群的等值機組的組合，建立基於擴展空間分布的風電場輸出功率等效暫態模型，該模型能夠反映風電場輸出有功/無功、頻率和電壓的動態特性。在此基礎上，提出了一種新的永磁直驅風電機組頻率-轉速協調控制策略，根據風電機組功率的變化率調節轉速控制參數，使風電機組獲得較好的頻率回響能力，能夠有效減少風電機組的轉矩突變和頻率波動幅度，避免系統頻率的二次波動，以獲得較好的轉速恢復特性。針對非平穩風電數據中產生的幅值和頻率突變，研究提出了基於小波模極大值的奇異點辨識方法和基於自回歸滑動平均法的數據重構算法，為功率預測提供可靠性的數據源。開發一套基於組合預測方法的風電功率預測系統，該系統主要包括數據通訊、數據處理、預測模型、誤差分析、預報輸出等主要功率模組，具有一定的工程實用性，可以輔助制定合理的發電計畫，最佳化開機組合，為風電場併網安全經濟運行提供科學決策的依據，具有較好的套用前景。項目研究期間，在國內外期刊發表相關研究論文11篇，其中被SCI收錄1篇、EI收錄10篇，獲得國家發明專利1項、國家著作權局授權計算機著作權15項。培養博士生1名、碩士研究生6名，培養指導國家大學生創新計畫本科生學生3名。參加國際、國內會議6次，擔任會議分會主席2次，作大會報告和分會場報告3次。
