基于多尺度分析的风电功率时间序列建模方法研究

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1、硕士学位论文基于多尺度分析的风电功率时间序列建模方法研究作者姓名赵琦学科专业电力系统及其自动化指导教师管霖教授所在学院电力学院论文提交日期2018年4月TheResearchonModelingofWindPowerTimeSeriesBasedonMulti-scaleAnalysisADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhaoQiSupervisor：Prof.GuanLinSouthChinaUniversityofTechnologyGu

2、angzhou,China分类号：TM614学校代号：10561学号：201520110877华南理工大学硕士学位论文基于多尺度分析的风电功率时间序列建模方法研究作者姓名：赵琦指导教师姓名、职称：管霖教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电力系统及其自动化研究方向：含波动性电源的输电网优化规划论文提交日期：年月日论文答辩日期：2018年6月1日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：武志刚委员：陈亦平夏成军张俊勃杜兆斌摘要随着化石能源的衰竭和大气污染的加剧，发展低碳经济，实现可续持发

3、展成为人类社会发展的共识，而风电作为一种可再生的清洁能源，具有良好的发展前景。随着风电并网容量的迅速增加，风力发电本身所固有的随机性、波动性和间歇性使得电力系统的安全稳定运行面临严峻考验，限制了风电的进一步发展。而长时间跨度的风电功率时间序列建模可准确模拟风电的出力特性，分析评估其波动性，对于风电中长期调度计划的制定和电力系统规划具有十分重要的意义。本文在对国内外风电波动特性以及风电时间序列建模方法研究的基础上，提出了一种基于多尺度分析的风电功率时间序列建模方法，主要研究内容包括：（1）引入数学形态学方法对风功率

4、曲线进行滤波处理，区别于传统的频域分析方法，数学形态学直接在时域对信号波形进行识别和处理，能有效避免频域分析方法中相位、幅度的偏差问题。此外，数学形态学只涉及平移、加减和取极值等简单运算，因此计算量小，处理速度快。（2）在传统形态学滤波的基础上引入多尺度分析的概念，通过定义不同尺度大小的结构元素对风电功率曲线进行全方位扫描，提取出风功率曲线不同尺度的波动特性，分层次刻画风电功率曲线更为精细的形态特征信息。通过设置两级串联的WMMF滤波器将原始风电功率时间序列分解为低频趋势分量以及中频波动分量和高频波动分量。（3）

5、对不同频率分量的风电功率序列分别进行统计分析，根据其波动特性结合不同频率分量之间的相关性进行建模。应用上述统计分析结果与（多维）随机抽样方法模拟不同频率的分量，模拟抽样按照低频、中频、高频的顺序进行，其叠加结果即为最终的风电功率模拟时间序列。即利用统计学的分析方法获取历史出力序列的统计特性，再利用仿真技术模拟具有相似统计特性的时间序列。（4）对海南省东方市感城风电场2015年-2016年两年以1min为采样周期的风电出力数据进行统计建模，并抽样生成时长为1年的模拟风电功率时间序列。以感城风电场2017年的历史出力

6、数据作为检验序列，同时与MCMC法模拟序列进行对比分析，结果验证了本文建模方法的可靠性与精确性。关键词：风电；时间序列建模；数学形态学；滤波；多尺度分析；AP聚类IABSTRACTWiththedepletionoffossilresourcesandthedeteriorationofairpollution,lowcarboneconomyandsustainabledevelopmenthavebecomeaconsensusinthedevelopmentofhumansociety.Ascleanren

7、ewableenergy,windpowerishighlypromising.However,withthelarger-scaleintegrationofwindpower,thesafeoperationofpowersystemisfacingacrucialtestduetoitsrandomness,volatilityandintermittency,whichrestrictsthefurtherdevelopmentofwindpowergeneration.Timeseriesmodelin

8、goflongtimespanwindpower,whichcanaccuratelyemulatetheoutputfeaturesofwindpowerandanalyze/evaluateitsvolatility,playsafairlyimportantroleinthemediumtolong-termwindpowerschedulingandthepowe