風力發(fā)電系統(tǒng)運行與控制方法研究.pdf

1、風能是一種清潔、實用、經(jīng)濟和環(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。在未來能源系統(tǒng)中，風電具有重要的戰(zhàn)略地位。 人類利用風能已經(jīng)有數(shù)千年歷史，現(xiàn)代風電研究與開發(fā)也有30多年的歷史。許多國家投入了大量人力、物力對風力發(fā)電進行長期研究，這些研究成果使風力發(fā)電技術不斷得到提高。風電開發(fā)多年來一直保持很高的增長速度，近幾年中國的風電裝機容量幾乎以每年翻一番的速度迅猛發(fā)展。 由于風力發(fā)電使用

2、的一次能源—風能具有能量密度低、波動性大、不能直接儲存等特點，風力發(fā)電領域仍然有許多問題需要進一步深入研究。風速的波動性和間歇性給風輪機運行、控制及風電并網(wǎng)等各個環(huán)節(jié)帶來一系列影響，使風力發(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)風力發(fā)電運行與控制問題的根本原因所在。因此，本文緊緊圍繞風速的波動性、間歇性這條線索，從風特征研究、短期風速仿真、小時風速預測、電力系統(tǒng)短期負荷預測，到水電—風電聯(lián)合運行、飛輪輔助的風力發(fā)電系統(tǒng)功率與頻率

3、綜合控制等方面，對風力發(fā)電運行與控制問題進行了研究。主要內容如下： (1)對風能利用所涉及的問題進行了廣泛的文獻研究，將風能利用研究領域分類為：[1]風電氣象學、風能資源評估與風電場建設，[2]風力發(fā)電設備及聯(lián)網(wǎng)方式，[3]風力發(fā)電系統(tǒng)的運行與控制，[4]風電場管理與風力發(fā)電安全問題，[5]風力發(fā)電新概念、實驗研究與現(xiàn)場測試等5個分支研究領域，并對每個分支研究領域進行了綜述，旨在為深入研究提供一條有參考價值的線索。 (2

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

5、變化的小時風速或短期負荷時間序列按時間進行向量化，將單變量時間序列轉化為向量時間序列，然后建立向量自回歸模型，最后將模型用于預測。單變量時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，可廣泛用于其它領域周期性時間序列的建模與預測。 (4)用線性規(guī)劃法研究了水電與風電的聯(lián)合運行，建立了水電—風電聯(lián)合運行數(shù)學模型—目標函數(shù)和約束條件