考虑风电出力不确定性的多源联合系统双层优化调度

针对含风-火-储的多源联合系统,风电出力具有不确定性的特点,风机在特定时间段内的预测功率与实际功率之间存在误差,当风机实际出力无法满足调度计划中安排的功率时会导致系统经济效益大幅下降。为此,文中提出了考虑风电预测误差和需求侧响应的双层优化策略,上层模型以风电、火电和可平移负荷总运行成本最少为目标,采用改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Algorithm, IPSO)制定火电和可平移负荷的最优调度策略,然后通过Gibbs法对风机最大出力预测误差的概率密度函数进行抽样获取一定量的样本,得到各样本上层电源的功率缺额;下层模型以储能和可中断负荷总运行成本最少为目标,采用线性规划方法对冲上层电源功率缺额,进而制定下层模型电源调度策略。在大量抽样样本背景下,通过对比各样本总成本函数值的期望和方差验证了所提双层优化策略的经济性和有效性。

Day-Ahead Probabilistic Load Flow Analysis Considering Wind Power Forecast Error Correlation

Short-term power flow analysis has a significant influence on day-ahead generation schedule. This paper proposes a time series model and prediction error distribution model of wind power output. With the consideration of wind speed and wind power output forecast error’s correlation, the probabilistic distributions of transmission line flows during tomorrow’s 96 time intervals are obtained using cumulants combined Gram-Charlier expansion method. The probability density function and cumulative distribution function of transmission lines on each time interval could provide scheduling planners with more accurate and comprehensive information. Simulation in IEEE 39-bus system demonstrates effectiveness of the proposed model and algorithm.

基于风况预测误差自适应的海上风电场尾流偏转控制方法

风电场尾流偏转控制是降低尾流效应、提升整场发电量的重要手段。风况预测值是风电场尾流偏转控制的重要输入,其误差给实际控制效果带来巨大影响,甚至导致全场发电量“不增反降”,极大限制了风电场尾流偏转控制技术的工程应用。以某海上风电场实际运行数据为例,探索了分钟级风速和风向预测误差对风电场尾流偏转控制效果的影响,提出了风况预测误差自适应的海上风电场尾流偏转控制方法及基于深度神经网络的控制模型。研究结果表明:与不考虑风况预测误差自适应的传统风电场尾流偏转控制方法相比,所提方法的全场发电量提高了1.77%。

北斗探测系统与L波段雷达高空风对比分析

针对北斗探测系统与L波段雷达在测风体制上的差异,通过同球施放与前后施放两种方法进行动态试验,采用插值法,对比了同一高度北斗测风方式与雷达测风方式、无线电经纬仪测风方式所探测高空风数据的误差。通过对比分析探测资料发现:北斗探测系统与L波段雷达所测空中风的变化趋势与幅度大体一致;两者的经向风差值较小,而纬向风差值较大;与L波段雷达相比,北斗探测系统的经向风和纬向风均偏小;北斗探测系统对空中短时风切变过程的探测更有效。

计及误差信息的自适应超短期风速预测模型

为提升超短期风速预测精度,提出一种计及误差信息的自适应混合预测模型。应用自适应噪声的完备集合经验模态分解模型与鲸鱼优化的变分模态分解模型分别对风速样本数据与预测误差进行分解,同时计算各子序列的模糊熵以判断序列复杂程度。在此基础上,应用鲸鱼优化的长短期网络预测复杂程度较高的序列,差分自回归移动平均模型预测复杂程度较低的序列。最后,将初始风速预测结果和风速误差预测值相加得到基于误差修正的超短期风速预测值。结果表明,修正预测误差与考虑分解策略可有效提升点预测的性能,与基准模型相比,所提模型在多场景下均具备优良的预测精度。

基于PI-BBI的高铁沿线秒级风速质量控制算法研究

由于高铁超声波测风仪碍于安装环境限制易受外部干扰产生秒级异常风速,而现有的基本质量控制方法与气象领域分钟级时距质量控制算法无法准确识别秒级异常风速,导致监测风速不能很好地满足高铁秒级风速监测预警需求。为了解决该问题,基于高铁沿线风速监测异常值数据特征,提出一种基于PI-BBI的秒级风速监测数据质量控制算法。该方法首先利用基于物理信息的双向长短期记忆网络对风速异常值进行预测,并得到预测误差;接着通过改进的指数加权移动平均法对预测误差进行平滑;最后使用孤立森林检测平滑误差序列中的异常值,从而能够识别原始风速序列中的异常值。实验结果显示,该质量控制算法能有效改善高铁沿线风速监测数据的质量,从而提高监测预警的准确性。

基于校正条件生成对抗网络的风电场群绿氢储能系统容量配置

以条件生成对抗网络(CGAN)为代表的半监督学习可计及风电波动并生成出力场景集合,生成的数据可输入氢气储能容量配置模型以支撑优化求解。为此,该文首先设计一种校正条件生成对抗网络(CCGAN),并基于风电预测误差构建条件校正器,对预测失准事件和风电爬坡事件下输入生成器的标签信息进行识别和校正;然后,以储能定容的综合成本和各风场弃风成本为目标函数,构建绿氢储能容量配置的多目标优化模型,并引入基于切比雪夫距离的膝区域数学概念,以指导多目标优化算法设计;最后,以新英格兰39节点系统为例进行算例分析,结果表明未经校正的条件信息将导致定容决策偏离实际,而CCGAN能生成计及风电不确定性的高置信出力场景,使得容量配置结果兼顾鲁棒性和经济性。

基于全极化微波辐射计WindSat亮温数据的海面风场反演

根据全极化微波辐射传输理论,利用双尺度模式建立了海面辐射亮温的反演算法,并且利用美国发射的全球第一个星载全极化微波辐射计(WindSat)在轨运行期间的亮温数据进行了海面风场的反演,重点分析了风向反演的模糊度问题,并对风场反演结果进行了评估。研究结果初步验证了全极化辐射计在卫星上遥感海面风场的能力:与美国国家环境预报中心(NECP)的数据进行比较,反演的风速误差为1.15m/s,5m/s 以上风速下的风向误差为21°;与 TAO 浮标数据进行比较,风速误差为1.4m/s,风速5m/s 以上的风向误差为20.5°。

基于模糊场景聚类的新能源风电消纳误差修正系统

电网容易受到场景约束的影响,新能源风电场无法送出大量风电,为了修正风电消纳数据,设计了基于模糊场景聚类的新能源风电消纳误差修正系统。分析系统运行场景,使用S5PV210微处理器,为系统提供丰富接口。设计误差修正控制器,避免系统修正过程出现误差。在多目标求解原则支持下,搭建模糊场景。根据风电场历史运行数据,计算基准调度方案对新能源风电消纳的结果,获取新能源风电消纳误差序列。确定最佳聚类数,结合历史异常数据修正误差。由实验结果可知,该系统风电功率序列统计结果与理想数据存在最大为1 MW的误差,弃风功率序列统计结果与理想数据一致,所设计系统误差修正结果较好。

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。

基于CREAM方法的海上风机安装人因可靠性评估

采用认知可靠性和差错分析法(Cognitive Reliability and Error Analysis Method,CREAM)对固定式海上风机安装作业的人因可靠性进行评估,并引入结构熵权法和马尔可夫方法对传统CREAM进行改进,实现人因差错概率、平均人为差错时间等人因可靠性指标的定量计算。在充分结合现实条件的情况下,考虑海上风机安装的天气、海浪和操作水平等环境和人为因素的影响,针对固定式海上风机安装作业的要求和特点,结合作业人员可靠性评估结果,从操作素质、组织管理、环境改善等方面提出发展建议。

基于误差修正和VMD-ICPA-LSSVM的短期风速预测建模

精准的风速预测是将风能大规模应用到电力系统中的关键,而风速序列的随机性和波动性等特点使得风速预测难度增加.为增强风速序列的可预测性,采用Logistic混沌映射策略、自适应参数调整策略以及引入变异策略对食肉植物算法(CPA)进行改进,并提出了基于误差修正和VMD-ICPA-LSSVM的短期风速预测模型.首先将气象因子作为最小二乘支持向量机(LSSVM)的输入对风速进行预测,获得误差序列.再利用K-L散度自适应地确定变分模态分解(VMD)的参数,并对误差序列进行分解.结合改进食肉植物算法(ICPA)优化LSSVM可调参数的方法来预测分解的子序列.叠加各子序列预测结果后对原始预测序列进行误差修正,进而得到最终风速预测值.实验结果表明,与其他模型相比,所提模型有着更好的预测精度和泛化性能.

超声波风速传感器风场误差的数值模拟

为了研究矿用超声波时差法风速传感器测量结果受风场误差的影响,采用计算流体力学方法对不同结构类型的传感器在不同风向、风速下的流场和声道速度分布进行分析。研究结果表明:对射式结构的测量风速受风向角的影响明显大于反射式;对射式结构在45°风向角下经修正后的相对误差最小,且优于反射式;3种反射式结构中,换能器凹陷安装对测量风速的影响最小,凸起安装其次,半凸安装影响最大;换能器凹陷安装受风向角的影响最小,凸起安装和半凸安装影响相当;3种安装方式下,半凸安装在45°风向角下经修正后的测量误差最小;超声波风速传感器选择合适的结构布局,可以提升测量准确度。

基于实际功率曲线阈值筛选的风电机组偏航误差算法研究

现有风电机组偏航误差评估方法多借助激光雷达或依赖长期(大于3个月)运行数据。针对新机组首次维护前的短期运行数据偏航误差计算问题,提出一种基于实际功率曲线阈值筛选的偏航误差算法。首先,通过Bin法求解机组实际功率曲线,利用实际功率曲线阈值方法在无需机舱传递函数(NTF)的条件下剔除可能降低计算准确度的数据;其次,对筛选后的数据集做风速分仓,利用区间均值法求解各风仓代表偏航误差;最后,使用风速加权法求解偏航误差。在江苏某陆上风电场的实践应用表明,所提出的算法针对短期和长期运行数据均可获得有效的偏航误差计算结果。

基于误差溯源的风电场等值模型参数校验方法研究

随着大规模风电场接入电力系统,定期对风电场模型参数进行校验是准确开展大电网安全稳定分析的前提和保障。在风电场模型参数校验过程中,如何实现模型的误差溯源,挑选出偏离其真实值而需要进行校验的问题参数是一个亟需解决的问题。与此同时,现有方法通常采用多台等值风机对风电场进行简化建模。相比于传统火电机组,大型风电场等值模型的参数个数显著增加,同时对多台等值风机的参数进行误差溯源和辨识是一项困难的工作。为此,建立了一种基于误差溯源的风电场等值模型参数校验方法。首先基于混合动态仿真技术,将各等值风机的外部系统简化为一个可变阻抗,实现各等值风机参数的分步校验。其次,理论证明了问题参数轨迹灵敏度曲线和模型输出误差曲线具有相似的频谱能量分布,并基于此提出了一种问题参数筛选方法。最后,基于扩展卡尔曼滤波算法对所选出的问题参数进行辨识。在改进后的IEEE 39节点标准系统中验证了所提方法的准确性。

一种可不停电安装的开合式电流互感器设计

针对电流互感器现场拆装更换的停电问题,文中设计了一种新型开合式电流互感器,实现了不停电在线安装。该设计将高导磁性能的硅钢铁芯作为互感器的芯体材料,基本结构则采用了圆形铁芯中空方式。同时利用辅助绕组,基于二次电势的方法对其测量误差进行了补偿。实验测试结果表明,通过补偿可以使开合式电流互感器的比差及角差最大差值仅为0.034%和10.64′,满足0.2级的使用要求,且补偿后的电流互感器稳定性良好,受温度影响较小,能够满足实际工程使用需求。

基于区间划分的风电机组偏航对风误差在线预警方法

针对目前检测风电机组偏航对风不准需添加额外设备的问题,利用风机机理和数据驱动的方法分析SCADA系统中存储的历史数据,提出基于区间划分的偏航对风不准预警方法。首先根据机组的限电、偏航、故障、维护等状态变量删除无关数据,利用随机森林和3σ原则相结合的方法剔除数据样本中存在的随机噪声,然后对功率进行等区间划分,在每一功率区间内,将风速-偏航误差二维区间内的散点图拟合一条二次曲线,求曲线的最低点对应的偏航误差即为偏航对风误差,试验结果验证了该方法的有效性,最后设计了偏航对风误差在线预警应用系统,实现机组偏航对风误差矫正的闭环落地。

基于混合特征双重衍生和误差修正的风电功率超短期预测

随着风电渗透率的不断提高,对风电功率进行精准、可靠的预测是提升风电消纳水平的有效措施。针对功率预测时风电数据种类不足和特征数量稀缺的问题,提出基于混合特征双重衍生和误差修正的风电功率超短期预测模型。首先,在原始功率特征中施加混沌噪声,构造出多条混沌扰动特征,改善原始功率特征分布过于单一的状况。其次,提出基于免疫算法的特征衍生算法,挖掘风电功率数据的潜在信息,增加优质特征数量,进而构建误差预测模型,通过预测风电功率预测误差修正风电功率预测结果,进一步提升预测准确率。最后,基于比利时风电场实际运行数据进行算例分析。所提模型预测效果较好,且相较其他传统预测模型精确度更高,验证了所提模型的有效性。

一种变压器绕组温控器热模拟温升校准方法

变压器绕组温控器的热模拟温升对变压器温度的准确测量具有重要的影响。为准确评价并测量绕组温控器的热模拟温升特性,提出一种变压器绕组温控器热模拟温升校准方法。首先介绍绕组温控器热模拟原理及结构组成,其次讨论热模拟特性的具体校准方法和相关设备组成,最后通过对不同规格型号的绕组温控器热模拟温升部分进行测量校准。通过对测量数据的分析和研究,表明该校准方法测量准确度能够满足不大于被测绕组温控器最大允许误差1/3的要求,在此基础上总结了在测量过程中的影响因素和减小测量误差的方法。

临近空间火箭探空温度传感器设计与分析

太阳辐射误差是30~60 km高度的临近空间火箭探空仪观测误差的主要来源。为了降低太阳辐射误差,设计了一种圆环状的镀银铝板防辐射罩。首先,使用计算流体动力学(CFD)计算出无防辐射罩的探头和有防辐射罩的探头在不同的海拔高度、气流速度、太阳高度角下的太阳辐射误差,并且进行数据对比分析。之后,利用支持向量机(SVM)算法训练出仿真结果并且得到相应的预测模型,可以得出预测值与仿真值之间的均方根是0.036 K,预测值与仿真值之间差值的绝对值在0.08 K以内。最后,使用低气压风洞和太阳模拟器作为实验平台模拟出高空环境,将实验结果与算法预测结果进行对比。得出实验值与预测值平均测量误差为0.096 K,均方根误差为0.097 K。