短时风电功率预测系统设计开题报告.doc

电气信息工程学院 毕业设计（论文）开题报告课题名称：短时风电功率预测系统设计 专 业： 电子信息科学与技术 姓 名： 班级学号： 指导教师： 二一五年 四月 七日 一、选题的意义及国内（外）研究概况20世纪以来，世界经济迅猛发展，能源需求成倍增长，能源工业大规模发展。但常规能源不仅面临着枯竭的问题，而且由于化石能源的大量使用，直接向大气中排放温室气体和气溶胶等引起了全球气候变暖和日益严重的环境污染问题，对自然生态系统、社会经济和人体健康均构成了严重威胁，已引起国际社会和公众的高度关注。为了更好地克服能源供需矛盾的制约，促进全球经济的可持续性发展，应对气候变化，改善人居环境，大力发展包括风能在内的可再生能源已成为各国政府、科技界和公众广泛关注的焦点。能源问题在中国经济社会的可持续发展中具有特别重要的战略地位。中国目前的能源供需矛盾尖锐，能源利用效率低下，以煤为主的一次能源消费造成了严重的环境污染；中国已成为仅次于美国的世界第二大二氧化碳排放国，来自国际社会的温室气体减排压力不断增大。近几年中国大范围发生的“电荒、煤荒、油荒、天然气荒，凸显出当前中国能源供应形势的严峻。风力发电是目前技术最为成熟、最具有大规模开发和商业化发展前景的清洁可再生能源利用方式，近十年来发展极为迅速，在一些国家已经成为比较重要的能源供给方式。到2008年底，世界风力发电的装机容量已经超过了12亿千瓦，在过去5年中年均增长率高达357。根据欧洲风能协会和绿色和平组织等有关国际机构预计，到2020年风力发电将占世界电力供应总量的12。中国政府高度重视风能等可再生能源的大规模商业化开发和可持续性利用。2006年1月1日正式生效的中华人民共和国可再生能源法，把包括风能在内的可再生能源利用提高到增)JnO皂源供应、改善能源结构、保障能源安全、保护环境、实现经济社会可持续发展的战略高度。中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议中，明确要求大力发展风能、太阳能等清洁能源技术。经2006年1月4日国务院常务会议研究并原则通过的加快气象事业发展的若干意见中特别强调指出：中国风能、太阳能资源等具有巨大的开发潜力，将其转化为现实生产力有着巨大的经济、环保和生态价值，对促进经济社会可持续发展具有重要的作用。在这种形势下，近年来中国的风力发电事业呈现了良好的发展势头，大型并网风力发电发展迅速，到2008年底，已在24个省、市、区(不含台湾省)建有风电场，总装机容量超过1200万千瓦，风力发电已经步入了一个快速发展的阶段。但总体规模仍不大，对国家能源供应的贡献很小，仅占全国发电装机总量的02。随着风力发电的迅速发展，其弊端也逐渐凸显。风力发电是将空气动能转换为电能，其特性会直接受到风的特性的影响。风的随机波动性和间歇性决定了风力发电的功率也是波动和间歇性的。当风电场的容量较小时，风电对电网系统的影响并不明显。随着风电场容量在系统中所占比例的增加，风电对电网系统的影响就会越来越明显，大风速扰动会使系统的电压和频率产生很大的变化，严重时将可能使系统失去稳定。另外，风电机组的运行受制于系统的运行条件，当系统的运行条件比较恶劣，如电压水平比较低时，风电机组很容易在系统扰动或风速扰动条件下停机。这不仅会给风电场带来经济损失，也可能使系统失去稳定。例如：美国某风力发电站就曾经出现过在一至二小时内风电功率波动达几百兆瓦的情况，给电力系统造成很大的冲击。中国电力科学研究院的工作指出：在一般情况下，当风电穿透功率(即风电功率占系统总发电功率的比例)不超过8时，我国电网不会出现较大问题。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可能危及常规发电方式。如果能够比较准确地对风电场风电功率做出短期预报，将使电力调度部门能够提前根据风电功率的变化及时调整调度计划，保证电能质量，从而有效减轻风力发电对整个电网的不利影响，减少电力系统运行成本和备用容量，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。中国的可再生能源产业发展指导目录中指出，要进行“风电场发电量预测及电网调度匹配软件的技术开发，目的是用于实时监测和收集风电场各台风电机组运行状况及发电量，分析和预测风电场的功率变化情况，为电网企业制定调度计划服务，促进大规模风电场的开发和运行。二、本课题研究的关键问题及解决的思路1、本课题研究内容及关键问题风电功率预测问题是一类大样本多数据的统计分析与预测类问题。对本问题处理要分为三个步骤进行：第一，对风电功率的数据进行预处理建立不同的预测模型；第二，根据不同的预测模型进行预测，得到预测结果与实际结果进行比较,分析得出最优的预测模型；第三，在最优的预测模型的基础上进行探究分析，进一步提高风电功率预测精度。要合理处理好本问题，关键必须弄清问题的相关知识并对问题作出深入地分析。解决的关键问题有：(1） 样本数据的收集与整理 (2)确定系统设计的方案(3)短时风电功率预测系统模型的建立(4) 参数优化 2、解决关键问题的思路(1)采集样本数据通过大量查阅文献以及走访调研进行样本数据的采集。单机组风电功率时间序列的基本统计特征分析样本均值Pi偏度S峰度KJB统计量5月30日PA403.46193.21860320.5564138699.85全场风电功率时间序列的基本统计特征分析样本均值Pi偏度S峰度KJB统计量5月30日PA20712.41-0.3026581.06932569.52147(2) 确定系统设计的方案人工神经网络概念及发展概述人工神经网络(Artificial NeuralNetwork，简称ANN)，又称为连接机制模型(Connectionism Model)或称为并行分布处理模型(Parallel ProcessingMedel)，由大量简单元件一神经元广泛连接而成。它是在现代神经科学研究的基础上提出的，反映了人脑的基本特征，模仿人脑结构及其功能。但它并不是人脑的真实描写，而只是它的某种抽象、简化和模拟。对于神经网络法的数据，我们只是进行了略微的整理，并不需要太大的整理，所以采用BP神经网络法。 (3)短时风电功率预测系统模型的建立 图1（4）参数优化粒子群算法具有以下优点。第一，算法规则简单，容易实现，在工程应用中比较广；第二，收敛速度快，且有很多措施可以避免陷入局部最优；第三，可调参数少，并且对于参数的选择已经有成熟的理论研究成果。所以拟采用粒子群算法对BP神经网络训练进行优化。 3、 完成本课题的工作进度计划毕 业 设 计 进 度 计 划时间任务 第一周查阅相关资料，撰写文献综述；确定设计方案，撰写开题报告第二周开题答辩； 第三周3000字英文资料翻译 第四周短时风电功率预测系统的样本搜集与整理 第五周对所做的课题进行查漏补缺第六周第八 周学习MATLAB2011b仿真软件的使用与编程利用MATLAB2011b仿真软件编写程序实现短时风电功率预测系统设计第九周第十周 神经网络法的理论研究以及Matlab编程实现第十一周系统程序的整体调试与优化第十二周第十三周撰写论文第十四周整理论文；答辩4、 参考文献1谷兴峰,范高峰,干晓蓉等.风电功率预测技术综述J.电网技术,2007,(31) :335-338.2孙元章,林今,李国杰等.采用变速恒频机组的风电场并网问题研究综述J.电力系统自动化, 2010,34 (3) : 75-80.3张步涵,曾杰,毛承雄等.电池储能系统在改善并网风电场电能质量和稳定性中的应电网技术,2006,30(15): 54-58.4丁晗,钟志勇,黄杰波等.考虑负荷和风电出力不确定性的输电系统机会约束规划J.电力系统6动化,2009， 33 (2) : 20-24.5陈海炎,陈金富,段献忠.含风电场电力系统经济调度的模糊建模及优化算法J.电力系统內动化,2006,30 (2) : 22-26.6张宁，周天睿,段长刚等.大规模风电场接入对电力系统调峰的影响J电网技术,2010.34（1） : 153-158.7杨秀媛,肖洋,陈树勇等.风电厂风速和发电功率预测研究J.中国电机工程学报,2005,25(11 ) : 1-5.8王成福,梁军,张利等. 基下机会约束规划的风电预测功率分级处理J.电力系统自动化,2011,35 (17) : 14-19.9杨叔子,吴雅,轩建平等. 间序列分析的工程应用M.武汉:华中科技大学出版社，2007，1-20.10袁铁江等.风电并网技术M.北京:机械工业出版社,2012:5-611孙川永.风电场风电功率短期预报技术研究D.博士学位论文 兰州:兰州大学,2009. 12石蕴伟. 基于.NET 的网络考试系统的设计与实现D. 硕士学位论文, 北京: 北京邮电大学, 2008. 五、毕业设计起止日期自2015年 月 日起，至2015年 月 日止。六、指导教师审阅意见指导教师(签字