全国大学生数学建模风电场建模论文-风电场运行状况方案设计分析及优化

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1、风电场运行状况方案设计分析及优化摘要本文针对风电场运行状况，经过数据的处理后，建立数据分析评估模型对风电场风能资源及其利用情况进行综合评估。构建整数规划模型对风能资源进行风机角度的匹配，判断新型风机更为合适。对新、旧风电机的各种性能对比，了解到不同型号不同工期风机存在较大的差异。由不同风机的差异性以及风电场设计存在的问题，对优化风能资源及其利用情况进一步的提高。通过多目标优化模型的建立与求解，最终得到风机维护计划和维修人员排班较优方案，结合管理运筹排班、经济效益学找出合理规划方案。本文首先利用Excel软件强大的数据处理功能，对题目所给数据进行求和、平

2、均值、方差等值的计算。对得到的各种数据进行统计、基本运算和绘制图表，为以下问题的进行先前处理。问题1：通过Excel软件处理得到的平均风速、平均实际输出功率、风功率等结果，从而建立数据分析评估模型，利用Excel和Matlab编程，先由风速求出风功率，再利用风功率求出风能，然后利用平均输出功率与风功率的函数关系比得到利用率，最后根据所算结果对风电场风能资源及其利用情况进行评估判定。结果见（7-1）。问题2：第一步利用附件中所给的几个典型风机信息，结合切入风速、切出风速、额定风速与额定功率等参数对理论数据与实际数据进行对比，建立整数规划模型，以两期工程风

3、电机对风资源利用情况及产生的电量作为目标，以风机产生的总电能为约束条件后，利用整数规划(或管理运筹学软件)就可以进行相应的风机配置，求出的结果（风能资源产电量）就是方案二（7-2）。判断出Ⅲ、Ⅳ风机比现有风机合适。问题3：基于维修人员的排班方案与风机维护计划的工作任务均衡原则，以风电场具有最佳利润为标准。通过建立多目标最优排班维护计划方案模型，利用Lingo软件进行机组人员安排。求得维护方案使人员工作均衡，效益最好的排班方案。关键词：风功率；参数估算；整数规划模型；运筹学；多目标优化模型，巫辉翔1一、问题重述作为评判风电场运行状况的方案，在风电场的电机

4、数量与对风能资源及其利用情况进行评估时，需要考虑当中诸多因素，为了利用数据对风电场的风能资源评估方案更完美，评估的更加精准。方案设计中应尽可能准确的计算出风电场的风能资源利用情况，建立一个评判性高的规划方案。同时也要将年总发电量以及功率、风电场风能利用率数据的相关信息进行公布。问题1在附件1中的表格数据给出了各风机安装处在一年内的每一天固定时间段测定的平均风速、平均功率。可计算出日实际发电时间段曲线。利用所给出的表格数据，在进行数据的处理后，建立数学模型，该模型可以对附件1进行数据核算，定量对该风电场的风能资源及其利用情况的准确评估。问题2在附件2中给

5、出的数据有该风电场几个典型风机所处的风机信息。风电场工程分为两期工程，根据附件3给出的工程参数，再次对风能资源及其利用情况的评估。在提供了部分新型号分机后，再根据相关的公式，设计比较，从风能资源与匹配角度去考虑核算，判断是否合适。问题3风机必须进行停机维护。在风机维护的过程中存在一些相关的条件，两次维护之间的时间工作不超过270天。维修时间一组人员工作需要2天上。只有4组维修人员可以调度，连续工作不超过6天，为了达到最优经济效益，制定维护计划使得风电场能够有好的经济效应，合理任务安排合。二、问题背景伴随着世界经济的高速发展，经济的全球化。人们对能源资源

6、的需求量越来越大，对电量的消耗也越来越大。为了解决资源的短缺，风作为清洁能源，对其进一步提高对清洁能源上的利用，近年来全国风电场的数量逐步上升。在我国风力发电资源十分丰富，可开发资源约为2.53亿千瓦，存在的资源相当于1993年全国发电总机容量的1.4倍。根据2015年不完全统计，总体装机情况从2014年起，中国的风电产业发展势头良好，新增风电装机量刷新电机安装历史记录。根据数据的统计与整理，全国（除台湾地区以外）总计新增安装风电机组13121台，新增装机容量达23196MW，同比增长44.2%的数量。累计安装风电机组多达76241台，累计装机容量11

7、4609MW，同比增2长25.4%的数量。想要提高自然资源的利用率，如何建立风电场的位置、风机的性能、【2】以及当地的风速是我们学习研究、评判风能资源利用的重点。三、模型假设1、假设抽取的时间段、时间点的风速即为该段时间的理想风速。2、假设风电场相同型号风机不存在内部条件的不同，机组叶片的翼型一致，风机表面污染程度也假设相同。3、假设在进行风速与功率的测定时，机组的控制算法正确，在进行测量时，不考虑风吹的角度和小障碍的影响。在风向仪对风和风速测风的准确，所测定的数据均为代表某一时段的标准数据。4、假设条件Ⅰ（风机的对比）在进行测定时，不会随便因为日照温

8、度，空气湿度导致当地空气密度改变。从而影响风能资源的评定。在进行对比的期间，风机的状态不会随便