風(fēng)電場出力的不確定性是制約風(fēng)電場大規(guī)模發(fā)展的因素之一,準(zhǔn)確的風(fēng)電場出力預(yù)測具有重要的意義,調(diào)度部門根據(jù)預(yù)測值提前調(diào)整調(diào)度計(jì)劃,減小系統(tǒng)的儲(chǔ)備容量等。因此,提高風(fēng)電場功率預(yù)測的準(zhǔn)確度成為了研究的重點(diǎn)內(nèi)容。風(fēng)電場的尾流效應(yīng)對(duì)風(fēng)電場的年發(fā)電量有著很大的影響,考慮風(fēng)機(jī)布局對(duì)風(fēng)電場功率預(yù)測具有重要的意義。本文從新的角度提出風(fēng)機(jī)尾跡的計(jì)算方法,通過改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行風(fēng)電場布局尋優(yōu),將優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)布局作為風(fēng)電場功率預(yù)測的影響因素之一,最后利用改進(jìn)的小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行風(fēng)電場功率預(yù)測。首先,建立尾流風(fēng)速矢量迭代模型,考慮由空氣黏度決定的靜態(tài)尾流效應(yīng)所占比例較大時(shí),通過迭代尾流的風(fēng)速和風(fēng)向,得到更加準(zhǔn)確的尾流效應(yīng)影響區(qū)域。針對(duì)風(fēng)電廠布局及尾流效應(yīng)特性之間關(guān)系,提出了基于粒子群算法的尾流風(fēng)速矢量的風(fēng)機(jī)布局優(yōu)化方法。首先將風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行分簇,根據(jù)尾流風(fēng)速矢量進(jìn)行簇內(nèi)風(fēng)機(jī)布局優(yōu)化,再將每個(gè)優(yōu)化后的種群進(jìn)行簇間優(yōu)化,得到優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)布局。通過對(duì)風(fēng)機(jī)分簇,降低了計(jì)算量,提高算法計(jì)算效率。最后根據(jù)優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)布局進(jìn)行Solidworks建模,利用CFX流體仿真模擬風(fēng)電的尾流效應(yīng),并將優(yōu)化前后的風(fēng)電場仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果的正確性。然后,將風(fēng)機(jī)葉片的槳距角和偏航角度作為風(fēng)機(jī)布局的控制變量,建立風(fēng)機(jī)布局的動(dòng)態(tài)魯棒控制模型。通過動(dòng)態(tài)控制風(fēng)機(jī)的槳距角和偏航角度,確保下游風(fēng)機(jī)免于尾流效應(yīng)的影響,在時(shí)間尺度上優(yōu)化風(fēng)場布局,使風(fēng)場功率輸出最大化。鑒于動(dòng)態(tài)魯棒估計(jì)求解計(jì)算量非常巨大,根據(jù)高斯牛頓求解方法,提出基于風(fēng)機(jī)槳距角和偏航角控制的全局魯棒估計(jì)算法,通過計(jì)算耦合矩陣P間接求解控制方程,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算效率高,計(jì)算量小的目的。最后,建立了小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,給出模型的數(shù)學(xué)模型及其拓?fù)浣Y(jié)果,其特點(diǎn)是有較小的平均路徑長度和較大的聚類系數(shù)。將風(fēng)機(jī)布局,數(shù)值天氣預(yù)報(bào),歷史功率序列等作為小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層進(jìn)行風(fēng)場出力預(yù)測,通過不同預(yù)測模型的預(yù)測誤差以及預(yù)測計(jì)算時(shí)間的對(duì)比,驗(yàn)證小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較高的預(yù)測精度,雖然預(yù)測時(shí)間相比其他模型計(jì)算時(shí)間較長,但對(duì)于短期預(yù)測的時(shí)間要求,模型預(yù)測時(shí)間可以接受。
【學(xué)位單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM614
【部分圖文】：

圖 1.1 2006-2016 年間每年裝機(jī)容量以及總?cè)萘縁ig. 1.1Annual installed capacity and total capacity between 2006 and 2016圖 1.2 2006-2016 年間我國每年裝機(jī)容量以及總?cè)萘縁ig. 1.2 China's annual installed capacity and total capacity between 2006 and 2016

2圖 1.2 2006-2016 年間我國每年裝機(jī)容量以及總?cè)萘縁ig. 1.2 China's annual installed capacity and total capacity between 2006 and 2016準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)電場功率輸出具有如下意義：（1）更加準(zhǔn)確的風(fēng)電場功率預(yù)測能夠幫助調(diào)度合理調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，電網(wǎng)運(yùn)行，可靠。（2）由于風(fēng)電場功率輸出預(yù)測不準(zhǔn)確，導(dǎo)致風(fēng)電場出力不具有入網(wǎng)功率的致使風(fēng)電入網(wǎng)競價(jià)難以得到證，降低風(fēng)電場市場競爭性，限制了風(fēng)電場大規(guī)準(zhǔn)確的功率預(yù)測為風(fēng)電功率上網(wǎng)競爭提供保障，增加風(fēng)電場競爭力[7]。

數(shù)[11]，為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)，作者將風(fēng)電場分為有限個(gè)正方形區(qū)域，每個(gè)輪直徑，每臺(tái)風(fēng)電機(jī)放置在每個(gè)區(qū)域的中心位置，將區(qū)域按順序展開，進(jìn)行區(qū)域的二進(jìn)制表示，“1”表示區(qū)域內(nèi)放置風(fēng)電機(jī)組，相反“0”代3（a）所示。采用遺傳算法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化時(shí)，將原始風(fēng)電場布局的二進(jìn)傳算法的初始群體，經(jīng)過算法的交叉變異后向著最優(yōu)解進(jìn)化，最后根據(jù)為風(fēng)電場風(fēng)機(jī)組布局位置[12]。究表明在預(yù)測中引入更加高效的啟發(fā)式搜索算法以及增加群體數(shù)量能夠的預(yù)測結(jié)果，這種尋優(yōu)算法在實(shí)際工程中的應(yīng)用同樣得到了驗(yàn)證，在實(shí)需要對(duì)風(fēng)電場具體參數(shù)進(jìn)行更加詳細(xì)的計(jì)算。婪算法在風(fēng)電場布局優(yōu)化中也經(jīng)常被采用，第一步在風(fēng)電場內(nèi)放置第一續(xù)放置第二臺(tái)風(fēng)機(jī)，這樣逐一進(jìn)行放置優(yōu)化，每次優(yōu)化均針對(duì)一臺(tái)風(fēng)機(jī)以計(jì)算量相對(duì)較小，最后計(jì)算得到最優(yōu)的布局，但是優(yōu)化計(jì)算需要花費(fèi)較多。除此之外，蒙特卡羅方法、粒子群算法等也常常用于布局優(yōu)化[1

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本文編號(hào)：2829147