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风电场短期风速预测探讨.doc

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２００５年１２月第６期（总第１８１期） 吉林电力Ｊ订ｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ Ｄｅｃ．２００５Ｎｏ．６（Ｓｅｒ．Ｎｏ．１８１） 风电场短期风速预测探讨 ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎａｂｏｕｔＳｈｏｒｔ―ｔｅｒｍＦｏｒｅｃａｓｔｏｆ Ｗｉｎｄ Ｓｐｅｅｄ ｏｎ ＷｉｎｄＦａｒｍ 吴国Ｈ勿１ （１．中国电力科学研究院，北京 肖 洋１，翁莎莎２ 吉林 １３２０１２） １０００８５；２．东北电力学院，吉林 摘要：针对我国在风电场短期风速预测的研究还不能达到令人满意程度的现状，通过分析国外在风电场短期风速预测领域的研究情况，结合实例提出并详细阐述了时间序列法在这一领域中的应用，结果表明所建模型具有～定的实用价值。关键词：风速预测；风力发电；时间序列；功率预测 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｈｏｒｔ―ｔｅｒｍｆｏｒｅｃａｓｔｏｆｗｉｎｄｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｓｐｅｅｄ ｏｎ ｗｉｎｄ ｆａｒｍ ａｔ ｈｏｍｅ ｃｏｕｌｄｎ，ｔ ｍａｋｅ ｕｓ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ． Ａｉｍｅｄ ｔｏ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｈｏｒｔ―ｔｅｒｍｆｏｒｅｃａｓｔｏｆｗｉｎｄ ｑｕｅｕｅ ｓｐｅｅｄ ｏｎ ｗｉｎｄｆａｒｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｎｉｔｅｄｅｘａｍｐｌｅｔｈａｔｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｏｓｅａｎｄ ｅｌａｂｒａｔｅｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｉｍｅａｃｔｕａｌｖａｌｕｅ． ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄ ｍｏｄｅｐｏｓｓｅｓｓｅｄｃｅｒｔａｉｎ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｆｏｒｅｃａｓｔ；ｗｉｎｄｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｔｉｍｅｑｕｅｕｅ；ｐｏｗｅｒｆｏｒｅｃａｓｔ 中图分类号：ＴＭ６１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９―５３０６（２００５）０６―００２１一０４ 风力发电是当今世界增长最快的可再生能源，许多国家把发展风力发电作为改善能源结构、减少环境污染和保护生态环境的一种措施，纳入国家发展规划口３。目前，国内外对于风力发电各种课题的研究越来越深入和广泛，但其中关于风电场风速预测以及风力发电功率预测的研究还不能达到令人满意的程度。３，我国在这方面的研究工作还不够深入。如果对风电场风速或风力发电功率预测比较准确，则有利于调整调度计划，从而有效减轻风电对整个电网的不利影响，减少电力系统运行成本和旋转备用，提高风电穿透功率极限，并且有利于在开放的电力市场环境下正确制定电能交换计划等。风电穿透功率是指风电功率占系统总发电功率的比例。中国电力科学研究院在这方面进行了大量的研究工作∞“１，一般情况下，在风电穿透功率不超过８％时，我国电网不会出现较大的技术问题。但是，当风电穿透功率超过一定值之后，有可能对电能质量和电力系统的运行产生影响，并且会危及常规发电方式＠３。对风电场做短期风速预测，再由风功曲线得到风力发电功率的预测值，这是进行风力发电功率预 收稿日期：２００５一０８一¨ 测的有效途径之一。本文结合具体实例，针对提前 １ ｈ给出风速预测值的要求，详细阐述时间序列法在 这一领域中的应用。 １短期风速预测研究现状 由于风速受温度、气压、地形、海拔、纬度等多因素影响，具有很强的随机性，成为最难预测的气象参数之一。壳胺缢?aid="sogousnap0_26">预测主要有以下几种方法。 ａ． 持续预测法这是用于此领域的最简单的 方法，认为风速预测值等于最近几个风速历史值的滑动平均值。通常，只是简单地把最近一点的风速观测值作为下一点的风速预测值∽３。该模型的预测误差较大，且预测结果不稳定。 ｂ． 卡尔曼滤波法 把风速作为状态变量建 立状态空间模型，用卡尔曼滤波算法实现风速预测。这种算法在假定噪声的统计特性已知的情况下得出，事实上估计噪声的统计特性是该方法应用的难点所在。此算法适用于在线风速预测∞３。 作者简介：吴国肠（１９７４一），男，工程师，从事电力系统运行与控制研究工作。 万方数据 ?２１? ２００５年１２月 Ｄｅｃ．２００５Ｎｏ．６（Ｓｅｒ．Ｎｏ．１８１） 第６期（总第１８１期） ｃ． 随机时间序列法 随机时间序列法利用大 列法进行短期风速预测。 量的历史数据来建模，经过模型识别、参数估计、模型检验来确定一个能够描述所研究时间序列的数学模型，进而推导出预测模型达到预报的目的。这方面的工作，Ｂｏｘ?Ｊｅｎｋｉｎｓ贡献最为突出凹３。目前，该方法只需知道风电场的单一风速或功率时间序列即可建立模型预测，并且可以达到较好的预测效果。该方法使用最多的是累积式自回归一滑动平均模型¨”。 ｄ． ２随机时间序列法基本原理 目前，随机时间序列法是风电场短期风速预测的主要方法之一。这