融合信号分解与排列熵的高铁线路风速区间预测方法

为提升高铁线路风速预测精度以保障强风下高速列车的运营安全,融合信号分解与排列熵提出高铁线路风速区间预测方法。采用信号分解技术与排列熵(PE)筛选分量,对不同复杂度分量分别利用门控循环单元分位数回归(QRGRU)和门控循环单元(GRU)构建高铁线路风速区间预测模型。对我国某高铁线路风速监测数据进行预测,结果表明:预测模型的预测精度较对比方法有显著提升,在区间预测上有良好表现,预测区间覆盖概率(PICP)、预测区间平均带宽(PINAW)及综合覆盖带宽指标(CWC)分别为94%、0.16、1.72,表明该方法能准确描述未来风速趋势,提升预测精度,对解决高铁安全运营问题具有实用价值。

基于模糊认知图和粒计算的长期风速区间预测研究

长期风速预测是许多领域的重要研究课题,包括电力市场结构调整、能源管理和风电场优化设计。然而,仅靠精确的数值不足以完全描述长期风速预测的变化趋势。相反,区间变化和语义可以提供更全面的长期风速预测信息。针对数值预测风速变化的弊端,提出一个混合预测模型,该模型结合了模糊认知图和粒计算进行预测。具体为先运用粒计算对数据颗粒化,然后使用模糊认知图对处理后的数据进行预测。通过与BP神经网络对比,仿真实验表明所提算法在预测区间值和语义上表现出更好的性能。这项研究强调了将区间变化和语义表达纳入长期风速预测的重要性,所提出的模型可以作为风能行业相关者的决策工具。

一种风电机组在低风速区间的功率控制方法

由于在低风速区间风速变化较快、风能密度较低,因此对风电机组的功率转换效率造成了较大影响。针对风电机组在低风速区域的运行特点,从功率控制角度出发,以提高风电机组功率输出效率为目的,采用最大功率点跟踪控制策略(MPPT)实现对风能最大限度的捕获,提出了大范围快速对焦最优转速的控制策略。与传统爬山法相比,该方法具有寻优速度快、精确度高、简单易行的优点。在Power Simulation(PSIM)环境中仿真分析,研究结果表明:该控制策略对提高机组稳定性和功率转换效率具有一定的价值。

风电场短期风速区间预测

针对传统确定性风速点预测结果存在不同程度误差与不确定性等问题,提出一种基于局部均值分解(local mean decomposition,LMD)-模糊熵(fuzzy entropy,FE)和混合灰狼算法(hybrid GWO,HGWO)优化极限学习机(extreme learning machine,ELM)的短期风速区间预测模型。首先采用LMD对原始风速时间序列进行分解,降低不同特征尺度序列间的相互影响;其次,为降低计算规模对分解后各分量序列分别计算模糊熵,熵值相近分量叠加形成新序列;最后,针对ELM在输入权值和隐含层偏置选取上存在随机性问题,采用HGWO算法对ELM参数进行优化,分别对每个新序列进行预测并将结果叠加,叠加后预测值采用T分布进行区间估计得到预测区间。实例仿真表明:该模型提高了预测精度,产生更好的预测区间,为未来风速的不确定性分析提供更多的依据和信息。

基于混合模型的超短期风速区间预测

准确的风速预测能够促进大规模的风电并网,保证电力系统的安全稳定运行。针对传统点预测方法难以表征预测结果概率可信度问题,提出一种基于模糊信息粒化、改进长短期记忆网络与差分自回归移动平均模型的混合区间预测模型。首先,采用自适应噪声的完全集合经验模态分解模型对原始风速数据进行分解,并依据模糊熵重构得到新序列。在此基础上,对每个序列依次进行模糊信息粒化,获得最大值、最小值及平均值。最后,利用改进长短期记忆网络模型预测高频序列,差分自回归移动平均模型预测低频序列与余项,并将所得上下界求和得到最终风速区间。算例分析表明,所提模型得出的风速预测区间能够准确覆盖实测风速,为电力系统调度提供更多有价值的决策信息。

基于运行数据的机组低风速区间切入、切出风速探讨

风力发电机组切入、切出风速均由主机厂家在机组设计出厂时确定,并未充分考虑风电场区域范围内风况等设计边界条件。而实际上风电场气候条件复杂多变,在低风速区间风况极不规律,切入、切出风速设定不合理将导致机组在低风速区间内频繁启停,启动电流的冲击以及并网开关的重复动作会对机组稳定性产生不利影响,增加机组故障。现基于某风电场机组运行数据,从机组故障情况及发电效益出发,对机组低风速区间切入、切出风速的设定进行探讨。

风电场短期风速变化区间与变化趋势预测算法

风电场短期风速区间预测对风电场与电力系统的协调运行具有重要意义,基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机提出了一种短期风速区间预测算法。首先对风速时间序列进行Witold Pedrycz模糊信息粒化,得到3个模糊粒子Low、R和Up,分别代表风速区间的最小值、变化趋势和最大值,然后利用最小二乘支持向量机回归预测模型对粒化数据进行回归预测。实例分析结果表明,该算法提高了预测精度和效率,可以有效地预测风电场短期风速的变化区间和变化趋势。

风储联合系统分风速一次调频协同控制策略

针对风电大规模并网所引起的系统频率不稳定,以及系统惯量降低导致调频能力下降的问题,在风储联合参与系统一次调频运行模式下,考虑储能荷电状态约束,提出了风储联合协同调频控制策略。建立含风储系统模型,提出了风储联合协同一次调频控制策略,并对风速区间进行了划分,在不同风速区间采取风机变速或变桨协调调频控制策略,以提高风电自身调频的利用程度。最后,在MATLAB/Simulink平台搭建了含风储联合系统的电网频率特性仿真模型,结果表明,所提策略能够有效改善电力系统综合频率特性,对风储联合实际工程的调频问题提供了理论依据。

渤海和南海海域极值风速的置信区间

目前我国海洋台站积累的实测日最大风速资料长度还较短，本文提出采用实测日 4 次（或 3 次）平均风速产生日最大风速样本的方法。认为极值风速是随机变量，采用本文方法产生的日最大风速样本，统计推算了渤海和南海海域 15 个台站的若干年一遇极值风速的统计参数，得到了不同重现期的不同置信水平的极值风速区间，为更合理地确定海洋平台结构设计风荷载提供了依据。

考虑风速随机特征的多工况电力系统稳定性分析

提出一种考虑风速随机特征的多工况电力系统稳定性分析方法。利用参数Weibull模型对短时间内条件风速趋势进行拟合预测,并将风速区间化,计算各区间的条件特征风速概率密度矩阵,再根据条件特征风速确定系统的运行工况。在此基础上,建立考虑风速随机特征的连续Markov多工况电力系统模型及其Lyapunov泛函,并在该泛函的弱无穷小算子中运用Dynkin引理,推导满足干扰衰减度γ的鲁棒随机稳定性的线性矩阵不等式(LMI),并将其转化为可行性问题,以判断系统是否稳定。IEEE 4机11节点系统和16机68节点系统时域仿真结果表明,所提方法无需获取系统运行轨迹即可对多工况电力系统进行稳定性判别,与传统时域仿真法相比,降低了计算量,提高了判别效率。

基于机组动态风速信息的风电场有功控制策略

风能具有随机性和间歇性,规模化风电并网对电网安全运行带来了严峻挑战,风电场有功功率控制为重要应对措施之一。提出了一种基于所处风速区间进行机组动态分类的风电场有功控制策略,该方法首先根据风力发电机组的所处风速区间和最大发电能力等信息对机组进行动态分类,然后根据功率控制目标和机组情况建立有功分配模型,计算可控机组的期望输出功率,最后将有功控制目标下达到机组控制器执行,从而实现整个风电场有功控制。以华北地区某风电场为例进行了仿真测试,结果表明了控制策略的可行性和有效性。

基于分布假设检验的风电机组静态偏航误差诊断方法研究

通过确定敏感风速区间并检测功率分布,实现对风电机组静态偏航误差值的估计。利用风电机组的实际运行数据对所提方法的有效性进行验证,并与基于功率曲线的诊断方法进行对比。结果表明,所提方法能够准确量化不同偏航误差区间的数据分布差异,精准识别出静态偏航误差所在的偏航角区间,诊断的准确性较高。

风电场风速及风功率预测研究综述

对现有风速及风电功率预测研究方向和研究方法进行了总结分析,分析对比各自的特点,并在此基础上提出以下建议以进一步研究。

信息粒化和相似数据结合的短期风速预测

准确地短期风速预测对电网安全稳定具有重要意义。该文将信息粒化和相似数据搜索应用于风速预测中,实现对风速变化区间的预测。对原始风速数据用模糊信息粒化处理,在此基础上运用新的相似数据搜索法和支持向量机结合的模型进行预测,得到变化区间。实例仿真表明,粒化后的数据反映了风速变化特征,减少了数据的冗余,新的相似数据搜索法提高预测模型训练样本和预测样本的相关性,提高了预测精度。通过风电场实际风速数据验证,该模型能有效预测风速的变化范围。

钢桁拱桥吊杆涡激振动仿真分析

对流体力学计算软件FLUENT6.3进行二次开发,建立二维平面模型,将Newmark方法的代码嵌入用户自定义函数UDF,运用FLUENT动网格技术对南京大胜关长江大桥吊杆进行涡激振动仿真计算,研究切角长方形、圆角长方形2种截面吊杆的气动力性能。分析表明:截面几何形状的微小变化会引起结构气动力性能发生很大变化;吊杆截面从长方形变到切角长方形再变到圆角长方形,吊杆的涡脱落规模逐渐减小,升力逐渐减小;随着阻尼比的增加,结构涡激振动的最大振幅及锁定风速区间均减少;切角长方形截面吊杆仿真计算结果与风洞试验结果吻合较好;圆角长方形截面吊杆最大振幅及锁定风速区间明显小于切角长方形截面吊杆。

箱形双幅桥气动干扰效应对颤振和涡振的影响

以主跨310m的天津塘沽海河既有独塔斜拉桥拓宽工程的初步设计方案为背景,通过一系列弹簧悬挂节段模型风洞试验研究了箱形分离平行双幅桥之间的气动干扰效应对其颤振稳定性能和涡激共振特性的影响.结果显示:气动干扰效应使得箱形分离平行双幅桥与既有单幅桥相比,颤振临界风速明显降低,主要气动导数曲线递减至递增的转折点也明显提前,颤振稳定性能变差;气动干扰效应还使得箱形分离平行双幅桥与既有单幅桥相比,竖弯和扭转涡激共振最大幅值和风速锁定区间都有显著增大,涡激共振起振风速降低,斯脱罗哈数有所提高.结果还显示:气动干扰效应对箱形分离平行双幅桥下风侧桥的颤振和涡振性能的影响要比对上风侧桥的影响更大.因此,在将既有桥拓宽成分离平行双幅桥时必须考虑气动干扰效应对其颤振稳定性能和涡激共振特性的影响.

配重对拓宽无叶片风力机捕能区间的影响研究

为提高无叶片风力机的捕能效率,基于调谐捕能柱固有频率原理,提出采用配重方式拓宽无叶片风力机捕能区间的方法,推导添加配重后捕能柱固有频率的计算式,建立捕能柱涡激振动分析的仿真模型并进行了验证,探讨配重质量占比、配重块移动距离对捕能柱风速锁定区间与捕能效率的影响。所得结果表明,施加配重块后理论计算固有频率接近且大于捕能柱获得最大摆幅所对应的频率;配重块移动与其固定不动相比,捕能柱的捕能功率和风速锁定区间可显著提高,风速锁定区间长度增大了16.3倍;随着配重质量占比值的增大,捕能柱获得最大摆幅的风速锁定区间也增大,且区间长度与配重质量占比之间满足二次函数关系。这意味着当来流风速发生变化时,可通过调整配重块的位置,实现风能捕获最大化。