短時(shí)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、電氣信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題名稱(chēng)：短時(shí)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 姓 名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 二一五年 四月 七日 一、選題的意義及國(guó)內(nèi)（外）研究概況20世紀(jì)以來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，能源需求成倍增長(zhǎng)，能源工業(yè)大規(guī)模發(fā)展。但常規(guī)能源不僅面臨著枯竭的問(wèn)題，而且由于化石能源的大量使用，直接向大氣中排放溫室氣體和氣溶膠等引起了全球氣候變暖和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人體健康均構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，已引起國(guó)際社會(huì)和公眾的高度關(guān)注。為了更好地克服能源供需矛盾的制約，促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，應(yīng)對(duì)氣候變化，改善人居環(huán)境，大力發(fā)展包括風(fēng)能在內(nèi)

2、的可再生能源已成為各國(guó)政府、科技界和公眾廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。能源問(wèn)題在中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展中具有特別重要的戰(zhàn)略地位。中國(guó)目前的能源供需矛盾尖銳，能源利用效率低下，以煤為主的一次能源消費(fèi)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染；中國(guó)已成為僅次于美國(guó)的世界第二大二氧化碳排放國(guó)，來(lái)自國(guó)際社會(huì)的溫室氣體減排壓力不斷增大。近幾年中國(guó)大范圍發(fā)生的“電荒、煤荒、油荒、天然氣荒，凸顯出當(dāng)前中國(guó)能源供應(yīng)形勢(shì)的嚴(yán)峻。風(fēng)力發(fā)電是目前技術(shù)最為成熟、最具有大規(guī)模開(kāi)發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的清潔可再生能源利用方式，近十年來(lái)發(fā)展極為迅速，在一些國(guó)家已經(jīng)成為比較重要的能源供給方式。到2008年底，世界風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)容量已經(jīng)超過(guò)了12億千瓦，在過(guò)去5年

3、中年均增長(zhǎng)率高達(dá)357。根據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)和綠色和平組織等有關(guān)國(guó)際機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2020年風(fēng)力發(fā)電將占世界電力供應(yīng)總量的12。中國(guó)政府高度重視風(fēng)能等可再生能源的大規(guī)模商業(yè)化開(kāi)發(fā)和可持續(xù)性利用。2006年1月1日正式生效的中華人民共和國(guó)可再生能源法，把包括風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源利用提高到增)jno皂源供應(yīng)、改善能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度。中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃的建議中，明確要求大力發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源技術(shù)。經(jīng)2006年1月4日國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議研究并原則通過(guò)的加快氣象事業(yè)發(fā)展的若干意見(jiàn)中特別強(qiáng)調(diào)指出：中國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能資源等具有巨大的

4、開(kāi)發(fā)潛力，將其轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力有著巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和生態(tài)價(jià)值，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。在這種形勢(shì)下，近年來(lái)中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)呈現(xiàn)了良好的發(fā)展勢(shì)頭，大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速，到2008年底，已在24個(gè)省、市、區(qū)(不含臺(tái)灣省)建有風(fēng)電場(chǎng)，總裝機(jī)容量超過(guò)1200萬(wàn)千瓦，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)步入了一個(gè)快速發(fā)展的階段。但總體規(guī)模仍不大，對(duì)國(guó)家能源供應(yīng)的貢獻(xiàn)很小，僅占全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總量的02。隨著風(fēng)力發(fā)電的迅速發(fā)展，其弊端也逐漸凸顯。風(fēng)力發(fā)電是將空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，其特性會(huì)直接受到風(fēng)的特性的影響。風(fēng)的隨機(jī)波動(dòng)性和間歇性決定了風(fēng)力發(fā)電的功率也是波動(dòng)和間歇性的。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的容量較小時(shí)，風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響

5、并不明顯。隨著風(fēng)電場(chǎng)容量在系統(tǒng)中所占比例的增加，風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響就會(huì)越來(lái)越明顯，大風(fēng)速擾動(dòng)會(huì)使系統(tǒng)的電壓和頻率產(chǎn)生很大的變化，嚴(yán)重時(shí)將可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。另外，風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行受制于系統(tǒng)的運(yùn)行條件，當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行條件比較惡劣，如電壓水平比較低時(shí)，風(fēng)電機(jī)組很容易在系統(tǒng)擾動(dòng)或風(fēng)速擾動(dòng)條件下停機(jī)。這不僅會(huì)給風(fēng)電場(chǎng)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，也可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。例如：美國(guó)某風(fēng)力發(fā)電站就曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)在一至二小時(shí)內(nèi)風(fēng)電功率波動(dòng)達(dá)幾百兆瓦的情況，給電力系統(tǒng)造成很大的沖擊。中國(guó)電力科學(xué)研究院的工作指出：在一般情況下，當(dāng)風(fēng)電穿透功率(即風(fēng)電功率占系統(tǒng)總發(fā)電功率的比例)不超過(guò)8時(shí)，我國(guó)電網(wǎng)不會(huì)出現(xiàn)較大問(wèn)題。但是當(dāng)風(fēng)電穿透功率超

6、過(guò)一定值之后，有可能對(duì)電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響并且可能危及常規(guī)發(fā)電方式。如果能夠比較準(zhǔn)確地對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率做出短期預(yù)報(bào)，將使電力調(diào)度部門(mén)能夠提前根據(jù)風(fēng)電功率的變化及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，保證電能質(zhì)量，從而有效減輕風(fēng)力發(fā)電對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的不利影響，減少電力系統(tǒng)運(yùn)行成本和備用容量，并且有利于在開(kāi)放的電力市場(chǎng)環(huán)境下正確制定電能交換計(jì)劃。中國(guó)的可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄中指出，要進(jìn)行“風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量預(yù)測(cè)及電網(wǎng)調(diào)度匹配軟件的技術(shù)開(kāi)發(fā)，目的是用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和收集風(fēng)電場(chǎng)各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀況及發(fā)電量，分析和預(yù)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的功率變化情況，為電網(wǎng)企業(yè)制定調(diào)度計(jì)劃服務(wù)，促進(jìn)大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行。二、本課題研究的關(guān)鍵問(wèn)題及

7、解決的思路1、本課題研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵問(wèn)題風(fēng)電功率預(yù)測(cè)問(wèn)題是一類(lèi)大樣本多數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)測(cè)類(lèi)問(wèn)題。對(duì)本問(wèn)題處理要分為三個(gè)步驟進(jìn)行：第一，對(duì)風(fēng)電功率的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理建立不同的預(yù)測(cè)模型；第二，根據(jù)不同的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行比較,分析得出最優(yōu)的預(yù)測(cè)模型；第三，在最優(yōu)的預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行探究分析，進(jìn)一步提高風(fēng)電功率預(yù)測(cè)精度。要合理處理好本問(wèn)題，關(guān)鍵必須弄清問(wèn)題的相關(guān)知識(shí)并對(duì)問(wèn)題作出深入地分析。解決的關(guān)鍵問(wèn)題有：(1） 樣本數(shù)據(jù)的收集與整理 (2)確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案(3)短時(shí)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)模型的建立(4) 參數(shù)優(yōu)化 2、解決關(guān)鍵問(wèn)題的思路(1)采集樣本數(shù)據(jù)通過(guò)大量查閱文獻(xiàn)以及走

8、訪(fǎng)調(diào)研進(jìn)行樣本數(shù)據(jù)的采集。單機(jī)組風(fēng)電功率時(shí)間序列的基本統(tǒng)計(jì)特征分析樣本均值pi偏度s峰度kjb統(tǒng)計(jì)量5月30日pa403.46193.21860320.5564138699.85全場(chǎng)風(fēng)電功率時(shí)間序列的基本統(tǒng)計(jì)特征分析樣本均值pi偏度s峰度kjb統(tǒng)計(jì)量5月30日pa20712.41-0.3026581.06932569.52147(2) 確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念及發(fā)展概述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(artificial neuralnetwork，簡(jiǎn)稱(chēng)ann)，又稱(chēng)為連接機(jī)制模型(connectionism model)或稱(chēng)為并行分布處理模型(parallel processingmedel)，由大

9、量簡(jiǎn)單元件一神經(jīng)元廣泛連接而成。它是在現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究的基礎(chǔ)上提出的，反映了人腦的基本特征，模仿人腦結(jié)構(gòu)及其功能。但它并不是人腦的真實(shí)描寫(xiě)，而只是它的某種抽象、簡(jiǎn)化和模擬。對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的數(shù)據(jù)，我們只是進(jìn)行了略微的整理，并不需要太大的整理，所以采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。 (3)短時(shí)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)模型的建立 圖1（4）參數(shù)優(yōu)化粒子群算法具有以下優(yōu)點(diǎn)。第一，算法規(guī)則簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，在工程應(yīng)用中比較廣；第二，收斂速度快，且有很多措施可以避免陷入局部最優(yōu)；第三，可調(diào)參數(shù)少，并且對(duì)于參數(shù)的選擇已經(jīng)有成熟的理論研究成果。所以擬采用粒子群算法對(duì)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練進(jìn)行優(yōu)化。 3、 完成本課題的工作進(jìn)度計(jì)劃畢 業(yè) 設(shè)

10、 計(jì) 進(jìn) 度 計(jì) 劃時(shí)間任務(wù) 第一周查閱相關(guān)資料，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述；確定設(shè)計(jì)方案，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告第二周開(kāi)題答辯； 第三周3000字英文資料翻譯 第四周短時(shí)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的樣本搜集與整理 第五周對(duì)所做的課題進(jìn)行查漏補(bǔ)缺第六周第八 周學(xué)習(xí)matlab2011b仿真軟件的使用與編程利用matlab2011b仿真軟件編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)短時(shí)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第九周第十周 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的理論研究以及matlab編程實(shí)現(xiàn)第十一周系統(tǒng)程序的整體調(diào)試與優(yōu)化第十二周第十三周撰寫(xiě)論文第十四周整理論文；答辯4、 參考文獻(xiàn)1谷興峰,范高峰,干曉蓉等.風(fēng)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)綜述j.電網(wǎng)技術(shù),2007,(31) :335-338.2孫元章

11、,林今,李國(guó)杰等.采用變速恒頻機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)問(wèn)題研究綜述j.電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2010,34 (3) : 75-80.3張步涵,曾杰,毛承雄等.電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在改善并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量和穩(wěn)定性中的應(yīng)電網(wǎng)技術(shù),2006,30(15): 54-58.4丁晗,鐘志勇,黃杰波等.考慮負(fù)荷和風(fēng)電出力不確定性的輸電系統(tǒng)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃j.電力系統(tǒng)6動(dòng)化,2009， 33 (2) : 20-24.5陳海炎,陳金富,段獻(xiàn)忠.含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的模糊建模及優(yōu)化算法j.電力系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)化,2006,30 (2) : 22-26.6張寧，周天睿,段長(zhǎng)剛等.大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)峰的影響j電網(wǎng)技術(shù),2010.34（

12、1） : 153-158.7楊秀媛,肖洋,陳樹(shù)勇等.風(fēng)電廠(chǎng)風(fēng)速和發(fā)電功率預(yù)測(cè)研究j.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005,25(11 ) : 1-5.8王成福,梁軍,張利等. 基下機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的風(fēng)電預(yù)測(cè)功率分級(jí)處理j.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2011,35 (17) : 14-19.9楊叔子,吳雅,軒建平等. 間序列分析的工程應(yīng)用m.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2007，1-20.10袁鐵江等.風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012:5-611孫川永.風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率短期預(yù)報(bào)技術(shù)研究d.博士學(xué)位論文 蘭州:蘭州大學(xué),2009. 12石蘊(yùn)偉. 基于.net 的網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)d. 碩士學(xué)位論文, 北京: 北京郵電大學(xué), 2008. 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)起止日期自2015年 月 日起，至2015年 月 日止。六、指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)指導(dǎo)教師(簽字