提高风电功率预测效果的改进多步法和风速出力折算

作     者：刘丁一 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨正瓴;柳军

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：风电功率预测 多步法 风速 智能预测 出力 一阶低通滤波器 

摘      要：智能电网和能源互联网是当前电力系统的主要发展方向。其中可再生能源的优先接入,精确可靠的预测技术,是其核心功能之一。作为一种受到世界范围重视的绿色可再生无碳能源,风能的波动性、间歇性、随机性等妨碍了其作为优质能源的潜力。可靠准确的风电功率预测,是未来电网的主要基础信息之一,还有助于弥补风能目前作为非优质能源的缺点。准确可靠的风预测,从风速到风机出力的准确折算,是提高风电功率预测效果的两类基本任务。对未来风速时间序列预报多步法的两种基本模式是直接式、迭代式。本文通过仿真得出了直接式、迭代式各自更优的条件。依据物理学中的“刚体定轴转动定律,发现有效风速的平方与水平轴风机出力之间存在近似的一阶低通滤波器关系。本文的研究思路,属于非平稳时间序列预测的“机理+辨识策略,具体的研究工作为:（1）风速预报多步法中直接式、迭代式预测模式优选。根据我国风速的基本性质,采用人工设定测试信号,以及实际风速进行预测仿真,以对照直接式、迭代式预测模式的优劣。预测模型有最小二乘支持向量回归、广义回归神经网络和随机森林方法等。通过系统的智能预测仿真,得出了风速快速变化时直接式更优;风速变化较慢时迭代式更优的结论。（2）有效风速的平方与出力之间的一阶低通滤波器关系。根据“刚体定轴转动定律,忽略掉各种次要影响因子,建立了叶片转动的微分方程。当风速变化不大时,该微分方程可以近似简化为一个一阶低通滤波器。采用日本学者的风洞实验数据,以及我国某风场的实际数据,证实了该滤波器具有较高的精度。