风电功率预测方法综合探究

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1、答卷编号：4098论文题目：风电功率预测问题姓名专业、班级有效联系电话参赛队员1刘鹏数学与应用数学2班18754907378参赛队员2刘亚亚数学与应用数学2班15263919063参赛队员3王远伟数学与应用数学2班15065988675指导教师：卢福良参赛学校：临沂大学报名序号：证书邮寄地址：（学校统一组织的请填写负责人）答卷编号：4098阅卷专家1阅卷专家2阅卷专家3论文等级风电功率预测问题摘要：首先对风电场测量参数和运行参数进行了预处理及其统计规律的研究，得到一些后面研究中要用到的结论。根据历史记录数据，使用随机时间序列分析方法

2、针对一天96个时刻分别建立预测模型，进行提前0-4小时的风电场功率预测；预测精度满足要求，并且发现预测误差随季节发生变化的规律。模型一：指数平滑法，对每时刻的累加趋势建立两次=+（1-）=+（1-）建立直线修正模型=+,=2—；=（—）；以2006年5月份的风电功率数据为样本，预测2006年6月份的风电功率，其次对2006年5月10日—2006年6月6日的数据进行时间序列分析，最后得出这28天的平均风电功率输出几乎在5h至16h稳定在2000kw左右。模型二：二元线性回归预测模型，用于0-4小时的风电场功率预测，该模型具有明确的物理

3、意义，可以显著提高网络的泛化能力；二元线性回归预测模型可以提高预测精度，预测误差也呈现出随时间发生变化的规律。模型三：ARMA算法模型方差自相关函数为进一步提高预测精度，结合风电场功率随机性大的特点，并考虑风电场功率高阶矩的特征，建立了基于ARMA算法的风电场功率预测模型，该方法可以有效提高预测精度。关键词：风电预测指数平滑最小二乘法ARMA算法1问题重述“风”是“跟地面大致平行的空气流动，是由于冷热气压分布不均匀而产生的空气流动现象”。风能是一种可再生、清洁的能源，风力发电是最具大规模开发技术经济条件的非水电再生能源。现今风力发电

4、主要利用的是近地风能。近地风具有波动性、间歇性、低能量密度等特点，因而风电功率也是波动的。大规模风电场接入电网运行时，大幅度地风电功率波动会对电网的功率平衡和频率调节带来不利影响。如果可以对风电场的发电功率进行预测，电力调度部门就能够根据风电功率变化预先安排调度计划，保证电网的功率平衡和运行安全。因此，如何对风电场的发电功率进行尽可能准确地预测，是急需解决的问题。根据电力调度部门安排运行方式的不同需求，风电功率预测分为日前预测和实时预测。日前预测是预测明日24小时96个时点（每15分钟一个时点）的风电功率数值。实时预测是滚动地预测每

5、个时点未来4小时内的16个时点（每15分钟一个时点）的风电功率数值。在附件1国家能源局颁布的风电场功率预测预报管理暂行办法中给出了误差统计的相应指标。某风电场由58台风电机组构成，每台机组的额定输出功率为850kW。附件2中给出了2006年5月10日至2006年6月6日时间段内该风电场中指定的四台风电机组（A、B、C、D）输出功率数据（分别记为PA，PB，PC，PD;另设该四台机组总输出功率为P4）及全场58台机组总输出功率数据（记为P58）。现在要求运用数学建模的思想解答以下问题1：风电功率实时预测及误差分析。请对给定数据进行风电

6、功率实时预测并检验预测结果是否满足附件1中的关于预测精度的相关要求。具体要求：1）采用不少于三种预测方法（至少选择一种时间序列分析类的预测方法）；2）预测量：a．PA,PB,PC,PD；b．P4；c．P58。3）预测时间范围分别为（预测用的历史数据范围可自行选定）：a.5月31日0时0分至5月31日23时45分；b.5月31日0时0分至6月6日23时45分。4）试根据附件1中关于实时预测的考核要求分析你所采用方法的准确性；5）你推荐哪种方法？2：试分析风电机组的汇聚对于预测结果误差的影响。在我国主要采用集中开发的方式开发风电，各风电

7、机组功率汇聚通过风电场或风电场群（多个风电场汇聚而成）接入电网。众多风电机组的汇聚会改变风电功率波动的属性，从而可能影响预测的误差。在问题1的预测结果中，试比较单台风电机组功率（PA，PB，PC，PD）的相对预测误差与多机总功率（P4，P58）预测的相对误差，其中有什么带有普遍性的规律吗？从中你能对风电机组汇聚给风电功率预测误差带来的影响做出什么样的预期？3：进一步提高风电功率实时预测精度的探索。提高风电功率实时预测的准确程度对改善风电联网运行性能有重要意义。请你在问题1的基础上，构建有更高预测精度的实时预测方法（方法类型不限），并

8、用预测结果说明其有效性。通过求解上述问题，请分析论证阻碍风电功率实时预测精度进一步改善的主要因素。风电功率预测精度能无限提高吗？2问题的背景鉴于化石燃料的日益枯竭及其带来的环境污染问题，世界各国都在不遗余力地发展可再生能源发电技术。风