风速风功率短期预测研究ppt课件

1、风速风功率短期预测研讨风速风功率短期预测研讨答答 辩辩 人：人：导导 师：师：指点教师：时指点教师：时 间：间：2019.05.172019.05.17主要内容主要内容课题研讨内容课题研讨内容课题总结与展望课题总结与展望课题研讨背景及意义课题研讨背景及意义主要任务和成果主要任务和成果3 123 34课题研讨背景及意义课题研讨背景及意义n 研讨背景研讨背景n 风能是一种可再生新能源风能是一种可再生新能源n 风电成为目前最有前景的发电方式风电成为目前最有前景的发电方式n 大规模风电接入电网大规模风电接入电网n 研讨意义研讨意义n 合理优化调度，降低本钱合理优化调度，降低本钱n 为风力发电提高市场竞

2、争力为风力发电提高市场竞争力n 对风电场的运转和维护提供合理参考对风电场的运转和维护提供合理参考课题研讨内容课题研讨内容WRF方式方式功率曲线功率曲线BP神经网络神经网络遗传算法遗传算法风速短期预测风速短期预测软件框架，控制方程，软件框架，控制方程，坐标方案，时间积分，坐标方案，时间积分，物理过程方案物理过程方案二进制格式输出二进制格式输出文件，文件，GrADS分分析显示析显示WRF方式风速预测流程图方式风速预测流程图 nWRF方式方式n天气研讨与预告方式天气研讨与预告方式(Weather Research and Forecasting Model, WRF)是为业务预告和大气研讨的是为业务

3、预告和大气研讨的需求所设计的新一代的中尺度数值天气预测系统。需求所设计的新一代的中尺度数值天气预测系统。完成模拟区域的选完成模拟区域的选取、初始参数设置取、初始参数设置不同物理过程方案不同物理过程方案n均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)和平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE)是各种误差目的中比较常用的两种211()NiiieppN211NiiieppN不同物理过程方案不同物理过程方案n采用山东省安城风电场SCADA观测数据作为根据，与WRF方式预测出来的风速数据进展对比分析。n运用WRF方式对该风场2019年3月15日的风速分别进展

4、提早12h和24h不同时间尺度的预测，输出时间间隔为分别取为15min和30min。微物理过程方案微物理过程方案02468101234567891011时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 12小 时 风 速 预 测实 测 数 据WSM3预 测 数 据Lin预 测 数 据Ferrier预 测 数 据02468101234567891011时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 12小 时 风 速 预 测实 测 数 据WSM3预 测 数 据Lin预 测 数 据Ferrier预 测 数 据051015202502468101214时 间 (h)风速(m/s)201

5、30315风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据WSM3预 测 数 据Lin预 测 数 据Ferrier预 测 数 据051015202502468101214时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据WSM3预 测 数 据Lin预 测 数 据Ferrier预 测 数 据15min时间间隔输出时间间隔输出 30min时间间隔输出时间间隔输出 陆面过程方案陆面过程方案02468101234567891011时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 12小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+NoahLin+热

6、量 扩 散Ferrier+NoahFerrier+热 量 扩 散02468101234567891011时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 12小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+NoahLin+热 量 扩 散Ferrier+NoahFerrier+热 量 扩 散0510152025024681012时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+NoahLin+热 量 扩 散Ferrier+NoahFerrier+热 量 扩 散0510152025024681012时 间 (h)风速(m/s)20130315

7、风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+NoahLin+热 量 扩 散Ferrier+NoahFerrier+热 量 扩 散15min时间间隔输出时间间隔输出 30min时间间隔输出时间间隔输出 边境层方案边境层方案 0246810123456789101112时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 12小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+Noah+YSULin+Noah+TKEFerrier+Noah+YSUFerrier+Noah+TKELin+热 量 扩 散 +YSULin+热 量 扩 散 +TKEFerrier+热 量 扩 散 +YSUFer

8、rier+热 量 扩 散 +TKE0246810123456789101112时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 12小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+Noah+YSULin+Noah+TKEFerrier+Noah+YSUFerrier+Noah+TKELin+热 量 扩 散 +YSULin+热 量 扩 散 +TKEFerrier+热 量 扩 散 +YSUFerrier+热 量 扩 散 +TKE0510152025024681012时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+Noah+YSULin+No

9、ah+TKEFerrier+Noah+YSUFerrier+Noah+TKELin+热 量 扩 散 +YSULin+热 量 扩 散 +TKEFerrier+热 量 扩 散 +YSUFerrier+热 量 扩 散 +TKE0510152025024681012时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+Noah+YSULin+Noah+TKEFerrier+Noah+YSUFerrier+Noah+TKELin+热 量 扩 散 +YSULin+热 量 扩 散 +TKEFerrier+热 量 扩 散 +YSUFerrier+热 量 扩 散

10、 +TKE15min时间间隔输出时间间隔输出 30min时间间隔输出时间间隔输出 积云对流方案积云对流方案 02468101234567891011时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 12小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+Noah+TKE+Kain-FritschLin+Noah+TKE+Grell-DevenyiFerrier+热 量 扩 散 +YSU+Kain-FritschFerrier+热 量 扩 散 +YSU+Grell-Devenyi02468101234567891011时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 12小 时 风 速 预

11、测实 测 数 据Lin+Noah+TKE+Kain-FritschLin+Noah+TKE+Grell-DevenyiFerrier+热 量 扩 散 +YSU+Kain-FritschFerrier+热 量 扩 散 +YSU+Grell-Devenyi0510152025024681012时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+Noah+TKE+Kain-FritschLin+Noah+TKE+Grell-DevenyiFerrier+热 量 扩 散 +YSU+Kain-FritschFerrier+热 量 扩 散 +YSU+Gr

12、ell-Devenyi0510152025024681012时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据Lin+Noah+TKE+Kain-FritschLin+Noah+TKE+Grell-DevenyiFerrier+热 量 扩 散 +YSU+Kain-FritschFerrier+热 量 扩 散 +YSU+Grell-Devenyi15min时间间隔输出时间间隔输出 30min时间间隔输出时间间隔输出 结果分析结果分析n不同时间尺度下可以组合不同的物理过程方案对风速进展预测，选取不同的输出时间间隔也会得到不同的预测结果。n15min的输

13、出时间间隔已能满足方式预测风速的需求。n由于地形和环境等要素，方式的预测精度与所选取的初始条件和边境条件有更为直接的依赖关系。不同嵌套方案不同嵌套方案n嵌套分辨率n分别进展单层方式和3层嵌套方式不同方案的预测，程度网格分辨率单层方式设置为8km，嵌套方式设置为45km，15km和5km。单层方式区域风向杆图单层方式区域风向杆图 三层嵌套方式最内层区域风向杆图三层嵌套方式最内层区域风向杆图 不同嵌套方案不同嵌套方案02468101234567891011时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 12小 时 风 速 预 测实 测 数 据预 测 数 据嵌 套 数 据0510152025

14、02468101214时 间 (h)风速(m/s)20130315风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据预 测 数 据嵌 套 数 据0246810122468101214时 间 (h)风速(m/s)20130317风 电 场 12小 时 风 速 预 测实 测 数 据预 测 数 据嵌 套 数 据05101520252468101214161820时 间 (h)风速(m/s)20130317风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据预 测 数 据嵌 套 数 据不同嵌套方案不同嵌套方案预测数据与实测数据的误差预测数据与实测数据的误差(m/s)n 符合欧洲风能预告方案结果 n

15、能否需求添加嵌套层数以提高预测精度需视详细情况而定 风功率短期预测风功率短期预测n在对风速预测的根底上，采用两种方法对输出功率进展预测。n功率曲线：风力发电机组功率曲线是反映风速与输出功率之间关系的曲线。00( )( )0ipirrrccv vf vvv vP vPvv vv v 15101.3kPa(,)n 风力发电机组输出特性05101520252030405060708090风 速 (m/s)功率(MW)拟 合 功 率 曲 线直 接 法比 恩 法最 大 值 法幂 函 数 法05101520250102030405060708090风 速 (m/s)功率(MW)标 准 功 率 曲 线风功率

16、短期预测风功率短期预测BP算法的预测流程算法的预测流程 v确定网络层数v预备样本数据，并进展归一化处置。 v确定隐含层神经元数目(4) 经过设置训练参数，网络进展训练学习，到达设定误差值为目的。 训练函数：trainlm学习率：0.07期望误差：0.02隐含层和输出层传送函数为logsig和purelin (5) 用测试样本进展预测。 3层层试凑法试凑法 n BP神经网络神经网络0510152025020406080100120时 间 (h)功率(MW)风 功 率 预 测实 测 功 率直 接 法比 恩 法最 大 值 法幂 函 数 法神 经 网 络 法风功率短期预测风功率短期预测05101520

17、252468101214161820时 间 (h)风速(m/s)20130317风 电 场 24小 时 风 速 预 测实 测 数 据预 测 数 据目前，电力系统要求短期风电功率预测的均方根误差应在15%左右，普通不能超越20%，而国外短期功率预测所采用的平均绝对误差规范也已到达10%15%。 本文预备的训练输入、输出数据分别是安城风场3月15日的实测风速和输出功率数据，该数据均为间隔15min的24小时数据，共97组。0510152025303540455000.511.522.53遗 传 代 数误差的变化进 化 过 程风功率短期预测风功率短期预测遗传算法误差进化曲线遗传算法误差进化曲线 遗传算法运算流程图遗传算法运算流程图 2.70092.5013n 遗传算法遗传算法任务总结与展望任务总