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051号西电数模A题风功率.doc


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承诺书
我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们授权西安电子科技大学2014年数学建模校内赛竞赛组委会,可将我们的论文以任何形式进行公开展示(包括进行网上公示,在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等)。
我们参赛选择的题号是(从A/B/C中选择一项填写): A
参赛报名号为物光051
报名时所属学院(请填写完整的全名): 物理与光电工程学院
参赛队员姓名与学号(打印,用二号字,并签名) :
1. 姜垚 **********
2. 魏春泉 **********
3. 曾增峰 **********
日期: 年月日

西安电子科技大学2015年大学生数学建模校内赛
评阅专用页
评阅人1
评阅人2
评阅人3
总评
成绩

风电场功率预测与规划
摘要
我们用数学建模方法解决风电场功率预测问题。然后选取一个可建立风电场的地区,对其进行规划,使所建风电场能产出最大风电总功率。
首先对于问题一,由于风具有节歇性特点,且短时间内风速具有一定的稳定性,我们决定采取灰色预测模型,选用当日最后24个数据作为历史数据进行预测。先通过构造关联矩阵,从而对其进行累计加权,最终得到了合理的灰色预测模型。通过对实际功率和预测功率进行相关性分析,计算出准确率和合格率。将实际数据和预测数据进行比较得出灰色预测基本能够预测未来四个小时内的风电功率。
其次对于问题二,是对未来两天的预测,我们取预测点前两天的数据作为一组时间序列,通过对初始数据的零均值转换,使得数据趋于平稳,然后用统计软件对数据分析计算得到相关系数,进而对模型确定和定阶,经过拟合最终得到合理的时间序列ARMA模型。通过对预测数据进行相对误差分析发现时间序列ARMA模型能够准确的预测出未来48个小时的风电功率。
最后对于问题三,是对风电场的选址和规划,使所建风电场能产出最大的风电总功率。我们首先运用宏观选址的方法,通过对我国各地区风能资源分布情况和风电场运行数据的搜集,决定选取福建东山建立风电场。最后通过风机尾流模型,风机成本-效益模型和风电场增量装机效益评估模型来实现风电场风机的优化布置。最后使所建风电场能产出最大风电总功率。
以上求得的结果具有较高的精确性和可行性,对于风电功率的预测,风电场的选址和规划具有一定的指导意义。
关键词:风电功率灰色预测时间序列宏观选址优化布置
一、问题的重述

对于没有风电资源的电力系统来说,电网会根据日负荷曲线制定运行计划,以满足次日的电力需求。对于风电富有地区的电力系统来说,由于风电具有很大的随机性、间歇性和不可控性,同时在实际运行中还常常具有反调峰特性,这给电网调度,维持发电、输电、用电之间的功率平衡以及电力市场管理带来了极大的压力。要解决大规模风电对电网功率平衡所带来的这种挑战,目前可以做的工作之一就是对风电场的输出功率进行预测,通过建立物理、数学、组合多种方法进行预测,提高预测结果的精度,以便将风电功率合理的纳入电网的调度计划中。

(1),能够预测未来4小时内的风电功率,给出具体预测结果,。
(2)利用附件2中的数据建立短期风电功率预测模型,模型能够预测未来48小时内的风电功率,时间间隔为15分钟,给出预测结果和误差分析。
(3)在进行风电入网规划时,需要将一个风电场所产出的总风电功率看作整体进行调度,在每组风电功率预测的基础上,预测风电场全区的风电总功率。根据我国风力资源、地理环境等信息,确定出一个可以建立风电场的地区,并规划该地区的风电机组位置、规模等,使所建的风电场能产出最大的风电总功率,给出具体结果。
二、问题分析

可再生能源的开发和利用可以有效保护生态环境、保证能源安全。风能是目前最成熟、最具开发规模和商业化发展前景的可再生能源之一。我国自1986年在山东建立了第一座并网型风力发电场后,风力发电开始逐步发展。对于没有风电资源的电力系统来说,电网会根据日负荷曲线制定运行计划,以满足次日的电力需求。但是对于风电富有地区的电力系统来说,由于风电具有很大的随机性、间歇性和不可控性,同时在实际运行中还常常具有反调峰特性(即负荷大时风电出力小,负

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