风电不确定性建模理论

当前，风电已成为我国发展新能源的优选。然而，随着风电并网规模的扩大，风电不确定性对大规模风电并网的影响也日益彰显，弃风限电问题日趋严重。因此，对风电的不确定性进行系统的研究十分必要。本书从风的物理本质出发，结合大气边界层运动，湍流的相关研究，认识风速非平稳随机过程的基本特性：多尺度性、异方差性、记忆性、可预报性等，从而揭示风速预报模型的内在结构，构建更加准确的风速预报模型；并从风速非平稳随机特性出发，认识风电单机、场群波动的基本规律。在风速特性研究的基础上，本文结合电力系统实际运行平抑风功率波动的两个必要条件，即调节范围及调节速率的匹配，对风功率的波动范围及变动速率进行研究，满足电力系统实际控制需求。风功率的间歇性是其固有的属性之一，是大规模风电并网的障碍之一。而目前鲜有关于风电间歇性的研究，本书则从大气物理的角度出发，结合实际电力系统需求，定义具体的参数来定量度量风电间歇性，有助于科学深刻的认识间歇性，从而更好的削弱间歇性带来的危害。在上述研究的基础上，本文进一步探讨了将风电不确定性特性在电力系统中的应用，为大规模风电的高效消纳提供有效的参考信息。

序
前言
第1章概论
1.1概述
1.2大规模风电并网的关键基础问题
1.2.1大规模风电并网影响研究
1.2.2风电预报研究
1.2.3风电特性的研究
1.3风电不确定性建模的必要性
1.4风速的非平稳随机过程
参考文献
第2章风的物理本质认识
2.1引言
2.2大气边界层运动
2.2.1气压梯度力
2.2.2摩擦力
2.2.3科里奥利力
2.2.4离心力
2.3大气边界层的基本特点
2.3.1大气边界层的垂直分层
2.3.2大气边界层的湍流性
2.3.3大气边界层的日变化
2.4湍流
2.4.1湍流现象与雷诺实验
2.4.2湍流的四个重要概念
2.4.3大气湍流的基本特性
2.4.4大气湍流的产生和维持
2.4.5大气湍流的研究方法
2.4.6局地均匀各向同性理论与动能串级输送
2.4.7湍流的间歇性
2.5本章小结
参考文献
第3章风电方差建模
3.1引言
3.2风速方差
3.2.1风速方差的定义
3.2.2传统方差计算方法的局限性
3.2.3基于小波算法的风速瞬时方差计算方法
3.3风速方差的多尺度调幅效应研究
3.3.1风场实测风速的方差计算
3.3.2风速方差的调幅效应
3.3.3调幅效应的多尺度特性
3.4风速方差的定量刻画模型
3.5风功率方差不确定性建模
3.5.1风功率的调幅效应
3.5.2风功率调幅效应的多尺度特性
3.6风电方差多尺度调幅效应的物理机制
3.7本章小结
参考文献
第4章风电变差建模
4.1引言
4.2变差分析方法
4.3风速变差分析
4.3.1风速变差
4.3.2风速变化率的定量刻画模型
4.4风功率变差不确定性模型
4.4.1风功率变差的调制效应
4.4.2风功率变差的定量刻画模型
4.5本章小结
参考文献
第5章风电频谱特性研究
5.1引言
5.2风速瞬时频谱模型
5.3风速的多尺度调频效应研究
5.3.1风速的调频效应
5.3.2调频效应的多尺度特性
5.4风功率功率谱
5.5场群瞬时功率谱特性研究
5.5.1风电功率的功率谱估计实例分析
5.5.2风电功率的汇聚效应
5.6物理机制分析
5.7本章小结
参考文献
第6章风电间歇性研究及定量刻画
6.1引言
6.2风速间歇性定义
6.3风速间歇性定量研究
6.3.1风速陡变占空比
6.3.2统计参数特性分析
6.3.3风功率陡变占空比
6.4风机启停频度的定量研究
6.5本章小结
参考文献
第7章风速日周期特性研究
7.1引言
7.2时间序列的周期性分析方法
7.3风速方差的周期特性研究
7.3.1风速方差日周期特性
7.3.2不同因素对风速方差日周期特性的影响
7.3.3时变建模方法消除日周期特性的影响
7.4风速变差的日周期特性研究
7.5风速陡变占空比的日周期特性
7.6日周期的物理机制分析及应用探讨
7.6.1日周期特性的物理机制分析
7.6.2日周期对风电安全高效应用的意义分析
7.7本章小结
参考文献
第8章风速可预报性分析研究
8.1引言
8.2可预报性度量
8.2.1基于自相关的可预报性度量
8.2.2基于互相关的可预报性度量
8.3小时级平均风速可预报性分析
8.4方差可预报性分析
8.5变差可预报性分析
8.6风速陡变占空比可预报性分析
8.7风速预报参数的扩展
8.8本章小结
参考文献
第9章基于历史数据的预报模型建模
9.1引言
9.2平均风速多尺度预报模型
9.2.1现有多尺度预报模型
9.2.2预报模型的构建
9.2.3支持向量回归和核岭回归
9.2.4预报算例及结果分析
9.3异方差特性建模
9.3.1基础知识
9.3.2异方差噪声特性的v—支持向量回归模型
9.3.3预报算例及结果分析
9.4风速其他要素预报算例
9.4.1深度学习预报模型
9.4.2方差预报算例及结果分析
9.4.3变差预报算例及结果分析
9.4.4陡变占空比预报算例及结果分析
9.5本章小结
参考文献
第10章风电不确定性模型的应用
10.1引言
10.2电能质量评估
10.3计及风电功率波动的电网调频能力评估
10.3.1计及秒级风电功率波动的电网一次调频能力
10.3.2计及分钟级风电功率波动的电网二次调频能力
10.3.3计及风电功率波动的电网调频能力量化评估可行性分析
10.4DPFRA和DSFRA在风电大规模并网电力系统中的应用
10.4.1不同因素对DPFRA和DSFRA的影响
10.4.2DPFRA和DSFRA的具体应用方法
10.4.3算例分析
10.5控制策略研究
10.5.1动态一次调频控制策略
10.5.2结合实测风场功率输出的二次调频前馈控制
10.5.3两种控制策略的协调配合
10.6电力系统调度中的应用
10.7多能源互补及一体化平抑策略
10.7.1风电的多元互补策略
10.7.2一体化平抑控制策略
10.8本章小结
参考文献