1、風(fēng)速風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)研究答 辯 人：導(dǎo) 師：指導(dǎo)老師：時(shí) 間：2019.05.17風(fēng)速風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)研究答 辯 人：主要內(nèi)容課題研究?jī)?nèi)容課題總結(jié)與展望課題研究背景及意義主要工作和成果312334主要內(nèi)容課題研究?jī)?nèi)容課題總結(jié)與展望課題研究背景及意義主要工作課題研究背景及意義 研究背景 風(fēng)能是一種可再生新能源 風(fēng)電成為目前最有前景的發(fā)電方式 大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng) 研究意義 合理優(yōu)化調(diào)度，降低成本 為風(fēng)力發(fā)電提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行和維護(hù)提供合理參考課題研究背景及意義 研究背景課題研究?jī)?nèi)容WRF模式功率曲線BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法課題研究?jī)?nèi)容WRF模式功率曲線BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法風(fēng)速短期預(yù)測(cè)軟件框架，

2、控制方程，坐標(biāo)方案，時(shí)間積分，物理過(guò)程方案二進(jìn)制格式輸出文件，GrADS分析顯示W(wǎng)RF模式風(fēng)速預(yù)測(cè)流程圖 WRF模式天氣研究與預(yù)報(bào)模式(Weather Research and Forecasting Model, WRF)是為業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)和大氣研究的需要所設(shè)計(jì)的新一代的中尺度數(shù)值天氣預(yù)測(cè)系統(tǒng)。完成模擬區(qū)域的選取、初始參數(shù)設(shè)置風(fēng)速短期預(yù)測(cè)軟件框架，控制方程，二進(jìn)制格式輸出文件，GrAD不同物理過(guò)程方案均方根誤差(Root Mean Square Error, RMSE)和平均絕對(duì)誤差(Mean Absolute Error, MAE)是各種誤差指標(biāo)中比較常用的兩種不同物理過(guò)程方案均方根誤差(Roo

3、t Mean Square不同物理過(guò)程方案采用山東省安城風(fēng)電場(chǎng)SCADA觀測(cè)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，與WRF模式預(yù)測(cè)出來(lái)的風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。使用WRF模式對(duì)該風(fēng)場(chǎng)2019年3月15日的風(fēng)速分別進(jìn)行提前12h和24h不同時(shí)間尺度的預(yù)測(cè)，輸出時(shí)間間隔為分別取為15min和30min。不同物理過(guò)程方案微物理過(guò)程方案15min時(shí)間間隔輸出 30min時(shí)間間隔輸出 不同微物理過(guò)程方案均方根誤差(m/s) 不同微物理過(guò)程方案平均絕對(duì)誤差(m/s) 微物理過(guò)程方案15min時(shí)間間隔輸出 30min時(shí)間間隔輸出陸面過(guò)程方案15min時(shí)間間隔輸出 30min時(shí)間間隔輸出 不同陸面過(guò)程方案均方根誤差(m/s) 不同陸面

4、過(guò)程方案平均絕對(duì)誤差(m/s) 陸面過(guò)程方案15min時(shí)間間隔輸出 30min時(shí)間間隔輸出 邊界層方案 15min時(shí)間間隔輸出 30min時(shí)間間隔輸出 不同邊界層方案均方根誤差(m/s) 不同邊界層方案平均絕對(duì)誤差(m/s) 邊界層方案 15min時(shí)間間隔輸出 30min時(shí)間間隔輸出 積云對(duì)流方案 15min時(shí)間間隔輸出 30min時(shí)間間隔輸出 不同積云對(duì)流方案均方根誤差(m/s) 不同積云對(duì)流方案平均絕對(duì)誤差(m/s) 積云對(duì)流方案 15min時(shí)間間隔輸出 30min時(shí)間間隔輸出結(jié)果分析不同時(shí)間尺度下可以組合不同的物理過(guò)程方案對(duì)風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè)，選取不同的輸出時(shí)間間隔也會(huì)得到不同的預(yù)測(cè)結(jié)果。15

5、min的輸出時(shí)間間隔已能滿足模式預(yù)測(cè)風(fēng)速的需要。由于地形和環(huán)境等因素，模式的預(yù)測(cè)精度與所選取的初始條件和邊界條件有更為直接的依賴關(guān)系。結(jié)果分析不同嵌套方案嵌套分辨率分別進(jìn)行單層模式和3層嵌套模式不同方案的預(yù)測(cè)，水平網(wǎng)格分辨率單層模式設(shè)置為8km，嵌套模式設(shè)置為45km，15km和5km。單層模式區(qū)域風(fēng)向桿圖 三層嵌套模式最內(nèi)層區(qū)域風(fēng)向桿圖 不同嵌套方案單層模式區(qū)域風(fēng)向桿圖 三層嵌套模式最內(nèi)層區(qū)域風(fēng)向不同嵌套方案不同嵌套方案不同嵌套方案預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的誤差(m/s) 符合歐洲風(fēng)能預(yù)報(bào)計(jì)劃結(jié)果 是否需要增加嵌套層數(shù)以提高預(yù)測(cè)精度需視具體情況而定 不同嵌套方案預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的誤差(m/s)

6、符合歐洲風(fēng)能風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)在對(duì)風(fēng)速預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，采用兩種方法對(duì)輸出功率進(jìn)行預(yù)測(cè)。功率曲線：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率曲線是反映風(fēng)速與輸出功率之間關(guān)系的曲線。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出特性風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)在對(duì)風(fēng)速預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，采用兩種方法對(duì)輸出功率進(jìn)風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)BP算法的預(yù)測(cè)流程 確定網(wǎng)絡(luò)層數(shù)準(zhǔn)備樣本數(shù)據(jù)，并進(jìn)行歸一化處理。 確定隱含層神經(jīng)元數(shù)目(4) 通過(guò)設(shè)置訓(xùn)練參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，達(dá)到設(shè)定誤差值為目標(biāo)。 訓(xùn)練函數(shù)：trainlm學(xué)習(xí)率：0.07期望誤差：0.02隱含層和輸出層傳遞函數(shù)為logsig和purelin (5) 用測(cè)試樣本進(jìn)行預(yù)測(cè)。 3層試湊法 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)BP算法的預(yù)測(cè)流程 確定

7、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)(4) 通過(guò)設(shè)風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)曲線建立方法平均絕對(duì)誤差平均相對(duì)誤差均方根誤差相關(guān)系數(shù)直接法0.11370.197315.83%0.8437比恩法0.11650.208015.74%0.8392最大值法0.11520.250314.79%0.8516冪函數(shù)法0.11510.236413.94%0.8682神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法0.09330.169713.37%0.9007不同方法預(yù)測(cè)功率誤差計(jì)算目前，電力系統(tǒng)要求短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的均方根誤差應(yīng)在15%左右，一般不能超過(guò)20%，而國(guó)外短期功率預(yù)測(cè)所采用的平均絕對(duì)誤差標(biāo)準(zhǔn)也已達(dá)到10%15%。 本文準(zhǔn)備的訓(xùn)練輸入、輸出數(shù)據(jù)分別是安城風(fēng)場(chǎng)3月15日的實(shí)測(cè)風(fēng)速和輸出功率數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)均為間隔15min的24小時(shí)數(shù)據(jù)，共97組。風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)曲線建立方法平均絕對(duì)誤差平均相對(duì)誤差均方根誤差風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)遺傳算法誤差進(jìn)化曲線 遺傳算法運(yùn)算流程圖 2.70092.5013 遺傳算法風(fēng)功率短期預(yù)測(cè)遺傳算法誤差進(jìn)化曲線 遺傳算法運(yùn)算流程圖 2.工作總結(jié)與展望總結(jié) 1. 運(yùn)用中尺度數(shù)值模式WRF分別采用不同的方案對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè) 2. 分別采用功率曲線和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種不同的方法進(jìn)行風(fēng)功率預(yù)測(cè)