2016年全国大学生数学建模竞赛获奖论文94821

《2016年全国大学生数学建模竞赛获奖论文94821》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、风电场运行状况分析及优化研究摘要风能作为一种清洁能源，越来越受到世界各国的重视.本文以某风电场为研究对象，依据国家对风力发电与资源评估的相关标准，采用大数据信息挖掘和数据拟合技术，建立通用指标体系和整数规划模型，对风电场地运行状况进行了细致分析及优化研究.针对问题一，首先利用SPSS软件对全年数据进行探索性分析；接着分别选择以自然风速和蒲福风力等级划分风速区间，进行数据分类汇总；然后依据国家电力技术标准汇编相关标准，确定指标体系；最后分别从月份和全年两方面评估该风电场风能资源与利用情况：如冬季平均风速最大（6.21m/s）

2、，夏季平均风速最小（5.29m/s）；12月的风22功率密度最大（222w/m），8月的风功率密度最小（81.3w/m）；各月湍流强度的变化范围为0.420.54等，这些为问题三安排维修保养任务提供参考依据.从全年来看，该风场具有较好的风能资源，为理想的风电场建设区，如该风电场的年平均风速为25.667m/s，风力主要是34级，年平均风能密度为157.9816w/m，且全年风速超过3m/s的累计小时数为7488h，所占比例为85.47%等.然而风能资源指标利用效能比率仅为29.79%，说明该风电场需进一步优化设计方案，

3、以提高资源利用率.针对问题二，首先作定性分析，从五种机型的切入风速、额定风速和额定功率三方面考察，在不考虑造价的情况下，I号机型最合适，III号机型其次，II机型最不适合.然后作定量分析，利用MATLAB对机型I与机型II的数据进行拟合，得到功率随风速的二次函数，从而方便预估新机型的输出功率与总电量；通过整合典型风机信息，得到各自在不同时刻的风速分布，为后期更换新型风机提供参考依据.针对问题三，首先明确任务总量，接着运用由局部到整体的设计思想，采用枚举法确定最小循环周期为6天，确定每月最大维修数量为36台，以每月停机造成的

4、输电总量最小为目标函数，以完成任务总量等为约束条件建立整数规划模型，运行结果是6月12月满排，其余月份为0.考虑到维护风机可能遇到恶劣天气、维修人员的工作状态等情况，进行模型优化与求解.最后的检验显示模型优良，结果参考价值高.本文的优点在于充分发挥EXCEL、SPSS、MATLAB对不同数据处理的优势，快速、准确地完成了数据加工处理；而且设计排班方案时化繁为简的思想运用恰当，操作简便、易推广.关键词：数据挖掘评估指标体系数据拟合整数规划11问题的提出1.1问题背景目前，大规模利用风能、太阳能等可再生能源已成为世界各国的重

5、要选择.风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，开发可再生能源与提高能源使用效率相结合，将对全球经济发展、解决贫困人口的能源问题、减少温室气体排放等做出重大贡献.1.2问题重述风能是一种最具活力的可再生能源，风力发电是风能最主要的应用形式.我国某风电场已先后进行了一、二期建设，现有风机124台，总装机容量约20万千瓦.请建立数学模型，解决以下问题：问题一：附件1给出了该风电场一年内每隔15分钟的各风机安装处的平均风速和风电场日实际输出功率.试利用这些数据对该风电场的风能资源及其利用情况进行评估.问题二：附件2给出了该风电场几

6、个典型风机所在处的风速信息，其中4#、16#、24#风机属于一期工程，33#、49#、57#风机属于二期工程，它们的主要参数见附件3.风机生产企业还提供了部分新型号风机，它们的主要参数见附件4.试从风能资源与风机匹配角度判断新型号风机是否比现有风机更为适合.问题三：为安全生产需要，风机每年需进行两次停机维护，两次维护之间的连续工作时间不超过270天，每次维护需一组维修人员连续工作2天.同时风电场每天需有一组维修人员值班以应对突发情况.风电场现有4组维修人员可从事值班或维护工作，每组维修人员连续工作时间（值班或维护）不超过6

7、天.请制定维修人员的排班方案与风机维护计划，使各组维修人员的工作任务相对均衡，且风电场具有较好的经济效益，试给出你的方法和结果.2问题的分析2.1预备知识风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，但它的能量密度低（只有水能的1/800），并且不稳定.在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用.风能利用是综合性的工程技术，通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等.风功率密度：与风向垂直的单位面积中风所具有的功率.风能密度:在设定时段与风向垂直的单位面积中风所具有的能量.极大风速：给定时段内的瞬时风速的最大值

8、.平均风速：给定时间内瞬时风速的平均值，给定时间从几秒到数年不等.风速分布：用于描述连续时限内风速概率分布的分布函数.离差系数：又称变差系数，是一个表示标准差相对于平均数大小的相对量.变差系数：变差系数是一个表示标准差相对于平均数大小的相对量，其公式如下：变差系数=标准差/平均值2湍流强度：描述风速随时