風(fēng)電場宏觀選址階段風(fēng)能資源評(píng)估方法研究.pdf

1、在風(fēng)電開發(fā)中，風(fēng)電場場址選擇是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，包括宏觀選址和微觀選址。宏觀選址工作在前期的規(guī)劃階段進(jìn)行，是指在一個(gè)較大的地區(qū)內(nèi)，通過對若干場址的風(fēng)能資源和氣象、地形、交通條件等其它建設(shè)條件的分析和對比，確定風(fēng)電場建設(shè)地點(diǎn)的過程。在宏觀選址中，風(fēng)能資源是最重要的考察因素，風(fēng)電場建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益在很大程度上取決于風(fēng)電場的風(fēng)能資源，所以準(zhǔn)確、有效的風(fēng)能資源評(píng)估是宏觀選址的前提。同時(shí)，宏觀選址階段風(fēng)能資源評(píng)估中計(jì)算出來的反映風(fēng)電場長期水平的風(fēng)速

2、數(shù)據(jù)，也是后續(xù)微觀選址的基礎(chǔ)。本文從不同角度對風(fēng)電場宏觀選址階段的風(fēng)能資源評(píng)估方法展開研究，取得如下成果:
　　代表年法是我國普遍采用的風(fēng)電場風(fēng)能資源評(píng)估方法。論文采用8個(gè)氣象站20年間的逐小時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)從長期平均風(fēng)速、平均風(fēng)功率密度等四個(gè)方面對代表年風(fēng)能資源評(píng)估方法的誤差以及各種參數(shù)對誤差的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。為了進(jìn)一步提高代表年法的準(zhǔn)確性，提出了改進(jìn)代表年風(fēng)資源評(píng)估法。在相關(guān)方法方面，采用簡化主軸線性回歸法，由于簡化主軸

3、法假設(shè)自變量和因變量都存在誤差，更符合實(shí)際情況;在數(shù)據(jù)訂正方面，采用風(fēng)向相關(guān)和風(fēng)速相關(guān)相結(jié)合的數(shù)據(jù)訂正方法，充分考慮了風(fēng)速的季節(jié)變動(dòng)。算例仿真表明:改進(jìn)算法整體減小了評(píng)估誤差，在某些算例中可將長期平均風(fēng)速相對誤差降低40.8％。
　　基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)能資源評(píng)估方法的基本出發(fā)點(diǎn)是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性擬合能力，建立風(fēng)電場和參考?xì)庀笳撅L(fēng)速之間的非線性關(guān)系。針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法容易陷入局部最優(yōu)解的問題，提出了基于自適應(yīng)粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)能資

4、源評(píng)估方法。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到的權(quán)值和閾值作為自適應(yīng)粒子群的一個(gè)位置信息再進(jìn)行訓(xùn)練，利用粒子群算法在收斂階段的精英學(xué)習(xí)策略，改善全局搜索能力。仿真結(jié)果表明:經(jīng)過自適應(yīng)粒子群優(yōu)化后的算法具有更小的誤差，最大可將逐小時(shí)風(fēng)速相對誤差減小11.26％，同時(shí)使其相關(guān)系數(shù)提高23.2％。
　　從風(fēng)速的概率分布角度出發(fā)，提出了一種基于離散隨機(jī)變量聯(lián)合概率分布的風(fēng)資源評(píng)估算法。算法中將風(fēng)電場和參考?xì)庀笳镜闹鹦r(shí)風(fēng)速看作是離散隨機(jī)變量，利用離散隨機(jī)

5、變量的聯(lián)合分布律和條件分布律來計(jì)算風(fēng)電場長期風(fēng)速的概率特性。由于該方法不需要預(yù)先假設(shè)風(fēng)速的概率分布模型，因此適用范圍更廣。仿真結(jié)果表明:離散變量聯(lián)合概率分布法的性能優(yōu)于傳統(tǒng)線性回歸法。
　　在風(fēng)資源評(píng)估中，風(fēng)向也是一個(gè)重要的因素，風(fēng)向?qū)τ陲L(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)電場中的布局排列起到關(guān)鍵作用。一般情況下，對風(fēng)向的預(yù)測都是獨(dú)立于風(fēng)速預(yù)測的。論文對比分析了線性回歸法、矩陣法和直接法三類風(fēng)向預(yù)測方法，采用Chi-square擬合度作為誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)

6、，分析結(jié)果表明:矩陣法的誤差最小，Chi-square擬合度均在0.04以下，但只能獲得各風(fēng)向區(qū)間風(fēng)向出現(xiàn)的頻率，直接法的誤差大于矩陣法，而線性回歸法的誤差最大，該結(jié)論可為實(shí)際應(yīng)用提供參考。
　　以韓國為例分析了氣候變化對風(fēng)電出力和五十年一遇最大風(fēng)速的影響，分析發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場生命周期內(nèi)的風(fēng)速變化可能明顯改變風(fēng)電場風(fēng)資源條件和風(fēng)電出力。當(dāng)前根據(jù)歷史觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)電場風(fēng)資源評(píng)估的方法，未能考慮未來氣候變化的影響，存在誤差。為了減小氣候變化