基于多尺度分析的風電功率時間序列建模方法研究

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時間:2019-05-16

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1、碩士學位論文基于多尺度分析的風電功率時間序列建模方法研究作者姓名趙琦學科專業(yè)電力系統(tǒng)及其自動化指導教師管霖教授所在學院電力學院論文提交日期2018年4月TheResearchonModelingofWindPowerTimeSeriesBasedonMulti-scaleAnalysisADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:ZhaoQiSupervisor:Prof.GuanLinSouthChinaUniversityofTechnologyGu

2、angzhou,China分類號:TM614學校代號:10561學號:201520110877華南理工大學碩士學位論文基于多尺度分析的風電功率時間序列建模方法研究作者姓名:趙琦指導教師姓名、職稱:管霖教授申請學位級別:工學碩士學科專業(yè)名稱:電力系統(tǒng)及其自動化研究方向:含波動性電源的輸電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃論文提交日期:年月日論文答辯日期:2018年6月1日學位授予單位:華南理工大學學位授予日期:年月日答辯委員會成員:主席:武志剛委員:陳亦平夏成軍張俊勃杜兆斌摘要隨著化石能源的衰竭和大氣污染的加劇,發(fā)展低碳經(jīng)濟,實現(xiàn)可續(xù)持發(fā)

3、展成為人類社會發(fā)展的共識,而風電作為一種可再生的清潔能源,具有良好的發(fā)展前景。隨著風電并網(wǎng)容量的迅速增加,風力發(fā)電本身所固有的隨機性、波動性和間歇性使得電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行面臨嚴峻考驗,限制了風電的進一步發(fā)展。而長時間跨度的風電功率時間序列建??蓽蚀_模擬風電的出力特性,分析評估其波動性,對于風電中長期調(diào)度計劃的制定和電力系統(tǒng)規(guī)劃具有十分重要的意義。本文在對國內(nèi)外風電波動特性以及風電時間序列建模方法研究的基礎(chǔ)上,提出了一種基于多尺度分析的風電功率時間序列建模方法,主要研究內(nèi)容包括:(1)引入數(shù)學形態(tài)學方法對風功率

4、曲線進行濾波處理,區(qū)別于傳統(tǒng)的頻域分析方法,數(shù)學形態(tài)學直接在時域?qū)π盘柌ㄐ芜M行識別和處理,能有效避免頻域分析方法中相位、幅度的偏差問題。此外,數(shù)學形態(tài)學只涉及平移、加減和取極值等簡單運算,因此計算量小,處理速度快。(2)在傳統(tǒng)形態(tài)學濾波的基礎(chǔ)上引入多尺度分析的概念,通過定義不同尺度大小的結(jié)構(gòu)元素對風電功率曲線進行全方位掃描,提取出風功率曲線不同尺度的波動特性,分層次刻畫風電功率曲線更為精細的形態(tài)特征信息。通過設(shè)置兩級串聯(lián)的WMMF濾波器將原始風電功率時間序列分解為低頻趨勢分量以及中頻波動分量和高頻波動分量。(3)

5、對不同頻率分量的風電功率序列分別進行統(tǒng)計分析,根據(jù)其波動特性結(jié)合不同頻率分量之間的相關(guān)性進行建模。應(yīng)用上述統(tǒng)計分析結(jié)果與(多維)隨機抽樣方法模擬不同頻率的分量,模擬抽樣按照低頻、中頻、高頻的順序進行,其疊加結(jié)果即為最終的風電功率模擬時間序列。即利用統(tǒng)計學的分析方法獲取歷史出力序列的統(tǒng)計特性,再利用仿真技術(shù)模擬具有相似統(tǒng)計特性的時間序列。(4)對海南省東方市感城風電場2015年-2016年兩年以1min為采樣周期的風電出力數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計建模,并抽樣生成時長為1年的模擬風電功率時間序列。以感城風電場2017年的歷史出力

6、數(shù)據(jù)作為檢驗序列,同時與MCMC法模擬序列進行對比分析,結(jié)果驗證了本文建模方法的可靠性與精確性。關(guān)鍵詞:風電;時間序列建模;數(shù)學形態(tài)學;濾波;多尺度分析;AP聚類IABSTRACTWiththedepletionoffossilresourcesandthedeteriorationofairpollution,lowcarboneconomyandsustainabledevelopmenthavebecomeaconsensusinthedevelopmentofhumansociety.Ascleanren

7、ewableenergy,windpowerishighlypromising.However,withthelarger-scaleintegrationofwindpower,thesafeoperationofpowersystemisfacingacrucialtestduetoitsrandomness,volatilityandintermittency,whichrestrictsthefurtherdevelopmentofwindpowergeneration.Timeseriesmodelin

8、goflongtimespanwindpower,whichcanaccuratelyemulatetheoutputfeaturesofwindpowerandanalyze/evaluateitsvolatility,playsafairlyimportantroleinthemediumtolong-termwindpowerschedulingandthepowe

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