考虑多参数影响的风电场多状态出力概率性评估

大规模风电并网会对电力系统的可靠性带来严峻挑战,其出力的随机性也会对电力系统可靠性评估带来难题。为了准确地对风电场出力进行评估,结合风速的随机性,考虑了风电机组的故障、降额和随机投产状态以及风速分布的威布尔参数对风电场出力的影响,建立了风电场多状态出力的可靠性模型;基于蒙特卡洛法对风电场的有功出力进行了概率性评估,并分析了不同状态数、不同降额概率、故障停运概率、随机投产率及不同的风速分布威布尔尺度参数和形状参数等对评估结果的影响。仿真结果表明,所建模型切实可行,能有效地对风电场出力进行评估。     

风电场GM-WEIBULL风速分布组合模型出力预测

针对风电出力的随机性及间歇性,采用灰色理论建立灰色预测-威布尔风速分布组合模型,并对威布尔风速分布参数进行了求解,根据实际地形下风电场风速数据准确预测了风电场的风速分布及有效风电出力密度,进而求得了风电场风机出力功率及发电量等重要数据.     

考虑统计和互相关特性的多风电场风速数据模拟生成方法

以各风电场历史风速概率密度函数、风速波动统计直方图与互相关系数为约束因素,提出了一种考虑多风电场统计和互相关特性的风速时间序列模拟生成方法。考虑到以月为统计单位的风速常符合多峰混合威布尔分布规律,首先将各风电场每月风速分布分解为含不同样本数的单峰威布尔分布;其次生成多个符合特定互相关系数及瑞利分布特性的时间序列,并继续转化为多个符合特定互相关系数及单峰威布尔分布特性的数据序列;拼接各风电场已生成序列并对时间顺序进行前后调整,最终得到各风电场符合多峰混合威布尔分布和波动统计特征及不同风速互相关系数的风速时间序列。算例表明,模拟生成的风速数据可较好地兼顾各风电场自身和相互之间的统计规律。     

利用STRM和NCEP数据提高风电场宏观选址的准确性

利用STRM数据得出风电场宏观地形,利用NCEP数据提取出风电场的气象数据,在WAsP8.3软件的支持下,计算出描述风资源概况的风速、风功率密度和威布尔分布参数值的分布概况。根据风速、风功率密度分布可以直观地看出风资源的分布情况,根据威布尔分布参数值能够计算出初步的发电量,进而为风电场的宏观选址和下一步测风塔的建立提供依据。     

风速频率分布模型的研究

本文介绍了现有的描述风电场风速频率分布的模型,如对数正态分布模型、威布尔分布模型、AR-GARCH模型等数学模型,并分析了各种模型的特点及其局限性。通过对风电场实际风速频率分布特点的分析,认为AR-GARCH模型能较准确的描述实际情形下的风能资源分布,该模型能充分反映风速随时间变化的随机性和波动性,能有效解决其它常用数学模型在低风速、零风速以及风速频率分布曲线存在多峰值时的拟合误差过大的问题,并具有较强的通用性。本文结合三个典型工程实例的计算分析,验证了AR-GARCH模型的有效性和正确性。     

短时风速概率分布的混合威布尔逼近方法

风速概率分布特性是决定风电场功率输出的重要因素.常用的两参数威布尔函数在拟合较长周期风速时效果很好,然而在研究短周期或特殊时段风速概率分布后发现,其分布规律常为双峰或多峰分布,很难用传统方法准确逼近.对此,提出一种混合威布尔函数逼近特殊时段风速分布的方法,构造极大似然函数逼近风速实际分布并采用数论布点方法获得待求参数.结果显示,七参数混合威布尔函数显著提高了双峰型风速概率密度分布逼近的精度,而极大似然估计的加权处理,提高了关注风速段的拟合优度,达到了降低逼近误差的目的.     

逐时风速概率分布研究

风速概率分布及其参数是体现风能资源统计特性的最重要指标之一。以山东省4个风电场测风塔和气象站测风年的逐时风速为样本,采用正态分布、指数分布、威布尔分布、伽马分布和Logistics分布对逐时风速概率分布进行研究,以Akaike信息准则判断概率分布的适用性。研究结果表明,威布尔分布、伽马分布和Logistics分布能更好的拟合小时风速的实际情况。     

基于Copula函数的风电场风速建模分析

韭菜坪风电场为贵州省的一个大型山区风电场,风电场内各机组的风速具有一定相关性。本文采用多元正态Copula函数及秩相关矩阵度量的方法来量化分析该风电场内风速的相关性,以建立更能反映该风电场特性的风速模型。多元正态Copula函数能有效地将威布尔分布的风速序列、风速累积概率分布序列及标准正态分布序列连接起来,实现相关风速变量的转换及建模预测。该方法为今后分析韭菜坪风电场风速特性对该地区电网安全稳定性的影响提供一定的技术支持,也可为山区及大型风电场规划选址提供参考。     

风电大规模介入下计及负荷不确定性的电力系统可靠性评估

基于负荷预测的不确定性建立了峰荷的隶属函数,并结合负荷的离散概率分布建立了负荷的模糊概率模型。根据威布尔分布的风电场的风速模型,用蒙特卡罗仿真方法评估电力系统的可靠性。通过可靠性测试系统IEEE-RTS79,分析比较了没有风电接入和风电大规模接入的情况,讨论了增加风电机组和常规机组对电力系统可靠性的影响。     

采用平均风速参与因子法的区域风资源评估

目前多依据风能特征指标对单个风电场进行风资源评估,评估结果对区域能源规划所起到的参考作用比较有限。对此,提出了基于平均风速参与因子的区域风资源评估方法。按照风速观测站的位置进行地理划分,在各站风速历史数据中合理取样;在假设风速服从2参数威布尔(Weibull)分布的基础上,采用矩量法计算出各样本的风速分布参数;之后建立多维自回归模型,求得各样本风速序列的相互影响系数,应用所提平均风速参与因子方法求得区域等效风速分布参数,进行区域风资源评估。以某地10个风速观测站实测数据为样本,进行了算例分析。结果表明,所提风资源评估方法计算结果与实测数据统计结果较为接近,能有效解决区域风能能源规划中风资源评价的瓶颈问题。     

考虑尾流效应和集电系统元件故障的风电场可靠性建模

分析平坦地形和复杂地形下风电机组间尾流效应对风电场输出功率的影响;建立两状态等值风电机组以及五状态断路器、三状态变压器等集电系统元件的可靠性模型,考虑集电系统元件故障对风电场输出功率的影响。运用威布尔分布模拟风速,对风速、等值风电机组状态、集电系统元件状态等进行非序贯蒙特卡洛抽样仿真,基于MATLAB进行编程计算。结果表明,尾流效应和集电系统元件故障对风电场的输出功率都有不可忽视的影响,综合考虑二者的风电场可靠性模型提高了对风场输出功率计算的真实性和准确性,评估风电场并网可靠性指标时更为精确、贴近实际。     

计及风电场发电功率不确定性的电力系统模糊潮流

风速随机性与间歇性的存在,给大型风电场并网后电力系统的稳定运行提出了新的问题和挑战。本文应用概率统计及模糊集的相关理论对计及风电场发电功率不确定性的电力系统模糊潮流计算进行了研究。首先取给定参数值的威布尔曲线作为风速概率统计分布,并基于随机模糊相容性原理,将其转换成风速的可能性分布,再结合笼型异步风力发电机的风速-功率关系特性曲线建立了风力发电机组出力的非线性模糊模型;并在对该模糊模型线性化的基础上,采用基于潮流分析灵敏度的方法对系统模糊交流潮流的可能性分布进行了求解。最后给出了计及风电场的IEEE14算例系统下的仿真结果。     

风速相关性对最优潮流的影响

电网内的多个风电场风速往往因为其地理位置的远近而有着不同程度的相关性,采用Nataf逆变换技术即可建立不同风电场之间具有相关性的风速分布样本空间,进而得到具有相关性的风电场出力。在仿真过程中考虑风速的不确定性,将每个风电场出力视为一个负的满足威布尔随机分布的负荷,根据历史数据,用方差—协方差矩阵描述不同风电场相关系数,建立最优潮流模型。最后,在风电接入改进IEEE 30及IEEE 118节点系统中应用蒙特卡洛仿真计算,定量研究随着风电场之间相关性的增强,最优潮流结果各项指标的波动情况。     

双参数威布尔分布风况中基于 k值分析的能量分布研究

在风力发电场风能资源分析中,仅采用年平均风速和年平均风功率密度来判断风电场风能资源的好坏是不全面的,其无法体现风电场风能资源的能量输出能力。通过对单峰双参数威布尔分布风况中形状参数k值的研究,找出其与风速、风能频率分布及风中蕴含能量的关系,并进一步分析对于不同风力发电机组Cp值曲线,k值与总体有效风能利用率的关系,从而在风电场建设的咨询、决策、设计等阶段对风电场风能资源评估和风机预选型作出科学的指导。     

计及风速与线路故障率周期时变特性的风电并网系统可靠性评估

目前在风电并网系统长期可靠性评估中,风速多采用威布尔概率分布模型,输电线路故障率多采用年均值故障率,其评估结果无法反映系统可靠性随时间的变化情况。提出了综合考虑风速和输电线路故障率周期时变特性对电网的影响进行可靠性评估。在风电场出力方面,建立了风速的时间周期时变模型,并根据风机输出功率与风速的函数关系进一步建立了风电场的出力模型;在输电线路故障率方面,通过统计气象引起的输电线路故障次数计算历史同期各月故障率,用曲线拟合模拟其变化规律,建立了输电线路故障率周期时变模型。基于上述两种模型,用蒙特卡洛模拟法,对风电并网系统的时变可靠性进行评估,最后用算例进行了验证,评估结果可为电网中长期调度、运维及检修决策等提供参考。     

基于风速预测的风电场容量可信度研究

针对目前应用时间序列法进行风速长期预测时趋于平均值的限制,提出一种以年为序列,长期预测与短期拟合相结合实现风速的长期预测的方法。利用中国北方两个地区1996年7月到2010年6月的日平均风速资料预测了这两个地区2010年7月到2011年12月的日平均风速,并且与威布尔分布相结合生成该地区年小时风速。该方法可以体现风速的季节差异,并且更加符合实际情况。在此基础上,运用可靠性分析的方法进行容量可信度评估,为风电场规划提供了依据。     

风资源数据统计绘图应用软件的开发研究

建立了电力设计行业风力资源数据统计计算模型,以microsoft visual 2005.net为平台利用其中的VB.net以access数据库、microsoft office为支撑软件,利用威布尔分布、瑞利分布等计算模型来进行图表绘制、风速风功率的日变化及年分布统计、风能评估等统计法分析计算,并给出最终的所选地域的风资源评估结果。探讨以VB.net为开发平台,crystal reports控件作为报表平台结合microsoft office生成最终评估图表,并以access数据库完成工程数据的存储与校验,通过风能评估所应用的模型公式开发研制具有数据编辑、查询、分析、图表绘制等功能的风电场风能资源评估应用软件。     

计及计划内偏差和风速分布的风电场商日前市场竞标研究

随着大规模风电并网和电力市场的发展,风电场商被要求参与到电力市场中。由于风电的波动性和不可准确预测性,风电场商在竞标出力获取收益的同时,需要承担无法准确申报出力而导致的不平衡费用。本文遵循风电本身的客观规律,提出不平衡费用的收取需要考虑功率计划内偏差,详细推导在风电场风速满足威布尔分布情况下的风电场商日前市场竞标模型,该模型以风电场商期望收益最大化为目标,在日前市场风电场商获得竞标出力收入,在不平衡市场风电场商收取超过计划内偏差功率部分的不平衡费用。算例详细分析不平衡市场的报价、计划内偏差比例和不同风速分布参数对风电场商日前市场竞标出力的影响。     

基于正态分布和两参数威布尔分布的风速曲线拟合方法研究

以日常生活中常用到的正态分布和两参数威布尔分布拟合实际的风速数据,采用最大似然估计法得到两种分布的相关参数值,并在此基础上以这两种分布的概率密度函数和分布函数图与风速数据的频率直方图做对比,以此分析哪种分布函数模拟风速分布的效果比较理想,得到的结果是两参数威布尔分布可以认为是拟合风速较好的模型。     

最小误差逼近算法在风电场风能资源特性分析中的应用

文章采用最小误差逼近算法计算韦布尔分布特征参数和Ａ,和Ｋ,近似拟事风电场实际风速频率分布的韦布尔分布。根据比分布了解风电场的风速特性,通过选择适当的风力发电机组,可以比较准确地预测风电场年输出电能。