本文關鍵詞：風速模型對風電機組功率曲線的影響研究

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【摘要】：風電是一種清潔永續(xù)、易于開發(fā)、份額比重不斷增加、開發(fā)技術趨于成熟的可再生能源發(fā)電方式。然而由于風能自身的湍流特點決定了風電機組所受載荷的擾動性及其輸出功率的波動性,為提高風電機組建模的精確度,并保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,需建立符合風電機組運行環(huán)境的風速模型。以建立符合風電機組實測風速特性的風速模型為研究目的,基于國際標準IEC61400-1(2005)版中的Kaimal湍流譜和風電場實測風速威布爾概率分布,旨在建立既滿足風速短期隨機性和波動性變化特點,又符合實際風速長期統(tǒng)計特性的風速模型。并將該風速模型應用于不同湍流強度下的功率曲線與實測功率曲線的相關性分析,研究風速的湍流特性對功率曲線的影響,具有實際的理論研究價值和應用意義。主要工作內(nèi)容如下：(1)基于實測的風速模型。聯(lián)立實測風速威布爾分布和Kaimal湍流譜,采用五種方法對實測風速進行威布爾參數(shù)的評估,并依據(jù)三種統(tǒng)計方法對五種評估結果進行驗證得出最優(yōu)威布爾分布參數(shù)解,通過不同風速的概率值求解出各風速段的持續(xù)時間,并計算從切入風速到切出風速步長為1m/s的湍流強度,實現(xiàn)平均風速連續(xù)變化的湍流風速仿真,仿真風速涵蓋切入風速到切出風速的風電機組運行全風速范圍。(2)風速模型的修正。由于Kaimal譜仿真中各平均風速均采用恒定湍流強度值,中風速段(5-11m/s)各平均風速波動規(guī)律不變且仿真占比時間高達79.55%,導致仿真出的概率密度與威布爾分布擬合效果不夠理想,因此,采用湍流強度分區(qū)計算和ARMA模型兩種方法進行風速模型修正。修正結果既有效地提高了仿真風速分布概率滿足實測風速威布爾概率特征的精確度,還體現(xiàn)了不同風速下的由低至高的湍流特性,豐富了風速模型的湍流種類,修正效果理想。(3)風速模型對功率曲線的影響分析。提出功率權重分析法,當湍流強度在3%～11%之間時,功率與實測功率的權重差值小于1.5%,當湍流強度在0-3%,11%-15%時,功率與實測功率的權重差值為3.1%-3.5%的范圍,當湍流強度在15%以上時,功率與實測功率的權重差值大于6%。
【關鍵詞】：風速模型 威布爾分布 湍流強度 Kaimal譜 功率曲線
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景10-15
• 1.1.1 全球風電發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 中國風電發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.2 課題研究目的及意義15-16
• 1.3 國內(nèi)外風速模型研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 課題研究內(nèi)容18-19
• 第2章 風速基礎理論及功率特性19-36
• 2.1 風的時空特性19-21
• 2.1.1 風的時間尺度特性19-20
• 2.1.2 風的空間尺度特性20-21
• 2.2 風速威布爾分布及其參數(shù)估算21-27
• 2.2.1 最小二乘法22-23
• 2.2.2 平均值和最大值法23
• 2.2.3 平均值和標準差法23-24
• 2.2.4 最大似然估計法24-25
• 2.2.5 等能量密度法25-26
• 2.2.6 威布爾參數(shù)驗證方法26-27
• 2.3 風的湍流特性27-29
• 2.3.1 湍流形成的原因27-28
• 2.3.2 湍流的基本特征28
• 2.3.3 湍流強度的計算28-29
• 2.4 風功率譜特性29-33
• 2.4.1 Van Der Hoven功率譜30-31
• 2.4.2 Von Karman功率譜31
• 2.4.3 Mann功率譜31-32
• 2.4.4 Kaimal功率譜32-33
• 2.5 風功率轉(zhuǎn)化特性33-35
• 2.5.1 貝茨極限33-34
• 2.5.2 功率系數(shù)34-35
• 2.5.3 功率曲線35
• 2.6 小結35-36
• 第3章 基于實測的風速模型36-47
• 3.1 實測風速的威布爾參數(shù)估算結果37-40
• 3.1.1 實測風速威布爾參數(shù)估算37-39
• 3.1.2 實測風速威布爾參數(shù)驗證39-40
• 3.2 風速模型建模結果40-46
• 3.2.1 實測風速湍流強度的計算40-41
• 3.2.2 基于Kaimal譜的湍流風速仿真41-43
• 3.2.3 基于威布爾分布和Kaimal譜的湍流風速仿真43-46
• 3.3 小結46-47
• 第4章 風速模型的修正47-56
• 4.1 基于湍流強度分多區(qū)間計算的風速模型修正47-50
• 4.1.1 基于湍流強度分多區(qū)間計算的風速模型修正方法47-48
• 4.1.2 湍流強度分區(qū)間計算風速模型修正結果48-50
• 4.2 基于ARMA模型的風速模型修正50-54
• 4.2.1 基于ARMA模型的風速模型修正方法50-52
• 4.2.2 基于ARMA模型的風速模型修正結果52-54
• 4.3 風電機組修正風速模型數(shù)據(jù)驗證54
• 4.4 小結54-56
• 第5章 風速模型對功率曲線的影響分析56-65
• 5.1 功率曲線測試標準及流程56-57
• 5.2 風速模型與功率曲線57-58
• 5.2.1 風速模型與靜態(tài)功率曲線57-58
• 5.2.2 風速模型與動態(tài)功率曲線58
• 5.3 風速模型對功率曲線的影響分析58-63
• 5.3.1 風速模型對功率曲線影響分析方法58
• 5.3.2 風速模型對功率曲線影響分析結果58-63
• 5.4 小結63-65
• 第6章 結論與展望65-67
• 6.1 結論65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻67-70
• 附錄70-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果72-73
• 致謝73

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本文編號：696937