風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制方法研究.pdf

1、風(fēng)能是一種清潔、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好的可再生能源，與其它可再生能源一道，可以為人類發(fā)展提供可持續(xù)的能源基礎(chǔ)。在未來能源系統(tǒng)中，風(fēng)電具有重要的戰(zhàn)略地位。 人類利用風(fēng)能已經(jīng)有數(shù)千年歷史，現(xiàn)代風(fēng)電研究與開發(fā)也有30多年的歷史。許多國家投入了大量人力、物力對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行長期研究，這些研究成果使風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷得到提高。風(fēng)電開發(fā)多年來一直保持很高的增長速度，近幾年中國的風(fēng)電裝機(jī)容量幾乎以每年翻一番的速度迅猛發(fā)展。 由于風(fēng)力發(fā)電使用

2、的一次能源—風(fēng)能具有能量密度低、波動(dòng)性大、不能直接儲(chǔ)存等特點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域仍然有許多問題需要進(jìn)一步深入研究。風(fēng)速的波動(dòng)性和間歇性給風(fēng)輪機(jī)運(yùn)行、控制及風(fēng)電并網(wǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)帶來一系列影響，使風(fēng)力發(fā)電表現(xiàn)出與傳統(tǒng)發(fā)電方式截然不同的特性，是大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行與控制問題的根本原因所在。因此，本文緊緊圍繞風(fēng)速的波動(dòng)性、間歇性這條線索，從風(fēng)特征研究、短期風(fēng)速仿真、小時(shí)風(fēng)速預(yù)測、電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測，到水電—風(fēng)電聯(lián)合運(yùn)行、飛輪輔助的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率與頻率

3、綜合控制等方面，對風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行與控制問題進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： (1)對風(fēng)能利用所涉及的問題進(jìn)行了廣泛的文獻(xiàn)研究，將風(fēng)能利用研究領(lǐng)域分類為：[1]風(fēng)電氣象學(xué)、風(fēng)能資源評估與風(fēng)電場建設(shè)，[2]風(fēng)力發(fā)電設(shè)備及聯(lián)網(wǎng)方式，[3]風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行與控制，[4]風(fēng)電場管理與風(fēng)力發(fā)電安全問題，[5]風(fēng)力發(fā)電新概念、實(shí)驗(yàn)研究與現(xiàn)場測試等5個(gè)分支研究領(lǐng)域，并對每個(gè)分支研究領(lǐng)域進(jìn)行了綜述，旨在為深入研究提供一條有參考價(jià)值的線索。 (2

4、)提出了用實(shí)測風(fēng)速校正的短期風(fēng)速仿真方法，其基本思路是：首先用基于風(fēng)速Kaimal譜的仿真模型得到初步仿真風(fēng)速，然后用實(shí)測風(fēng)速通過譜模擬對初步仿真風(fēng)速進(jìn)行譜校正，校正后的仿真風(fēng)速能反映特定場址的短期風(fēng)速變動(dòng)規(guī)律。通過本文的短期風(fēng)速仿真研究，不僅加深了對短期風(fēng)速波動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，而且這種仿真方法也可以用于其它風(fēng)工程或信號(hào)分析領(lǐng)域的仿真研究。 (3)提出了小時(shí)風(fēng)速和電力系統(tǒng)短期負(fù)荷的向量自回歸模型及預(yù)測方法，其基本思想是：首先對周期性

5、變化的小時(shí)風(fēng)速或短期負(fù)荷時(shí)間序列按時(shí)間進(jìn)行向量化，將單變量時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為向量時(shí)間序列，然后建立向量自回歸模型，最后將模型用于預(yù)測。單變量時(shí)間序列向量化過程完全保留了事物周期性交化的信息，所建立的向量自回歸模型能更深刻地揭示事物的變化規(guī)律。單變量時(shí)間序列向量化是一種具有一定普適性的方法，可廣泛用于其它領(lǐng)域周期性時(shí)間序列的建模與預(yù)測。 (4)用線性規(guī)劃法研究了水電與風(fēng)電的聯(lián)合運(yùn)行，建立了水電—風(fēng)電聯(lián)合運(yùn)行數(shù)學(xué)模型—目標(biāo)函數(shù)和約束條件