风电的不确定性——随机性、波动性和间歇性是影响风电安全高效消纳的关键因素。针对上述问题，本书从风的物理本质出发，结合电力系统实时调度与优化控制的需求，对风电不确定性进行研究。主要研究内容如下：①在随机性研究方面：发现风速随机过程满足异方差的非线性随机过程；②在波动性研究方面：发现风速波动过程中存在大尺度波动对小尺度波动的多尺度调制效应以及日照加热对湍动的调制效应；同时引入变差分析对风电的波动速率进行刻画，并对风电波动速率的特性展开研究；③在间歇性研究方面：根据大气边界层湍流间歇性的研究，定义了间歇性刻画指标，实现对风电间歇性的定量刻画；④基于相关分析对风速的可预报性进行分析，发现风速方差、变差及间歇性度量指标具有特定时间尺度的可预报性，扩展了风速的预报参数；⑤在上述不确定性研究的基础上，改进了现有的风速预报模型，并从电能质量评估、电网调频、调度等方面讨论了风电不确定性研究的具体应用。
样章试读
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序
前言
第1章概论1
1.1概述1
1.2大规模风电并网的关键基础问题5
1.2.1大规模风电并网影响研究8
1.2.2风电预报研究10
1.2.3风电特性的研究20
1.3风电不确定性建模的必要性25
1.4风速的非平稳随机过程26
参考文献29
第2章风的物理本质认识37
2.1引言37
2.2大气边界层运动37
2.2.1气压梯度力37
2.2.2摩擦力38
2.2.3科里奥利力39
2.2.4离心力40
2.3大气边界层的基本特点40
2.3.1大气边界层的垂直分层40
2.3.2大气边界层的湍流性41
2.3.3大气边界层的日变化42
2.4湍流43
2.4.1湍流现象与雷诺实验43
2.4.2湍流的四个重要概念44
2.4.3大气湍流的基本特性45
2.4.4大气湍流的产牛和维持47
2.4.5大气湍流的研究方法48
2.4.6局地均匀各向同性理论与动能串级输送49
2.4.7湍流的间歇性52
2.5本章小结54
参考文献55
第3章风电方差建模57
3.1引言57
3.2风速方差58
3.2.1风速方差的定义58
3.2.2传统方差计算方法的局限性58
3.2.3基于小波算法的风速瞬时方差计算方法59
3.3风速方差的多尺度调幅效应研究65
3.3.1风场实测风速的方差计算65
3.3.2风速方差的调幅效应67
3.3.3调幅效应的多尺度特性70
3.4风速方差的定量刻画模型72
3.5风功率方差不确定性建模76
3.5.1风功率的调幅效应76
3.5.2风功率调幅效应的多尺度特性77
3.6风电方差多尺度调幅效应的物理机制80
3.7本章小结80
参考文献80
第4章风电变差建模82
4.1引言82
4.2变差分析方法83
4.3风速变差分析84
4.3.1风速变差85
4.3.2风速变化率的定量刻画模型86
4.4风功率变差不确定性模型89
4.4.1风功率变差的调制效应89
4.4.2风功率变差的定量刻画模型90
4.5奉章小结91
参考文献92
第5章风电频谱特性研究93
5.1引言93
5.2风速瞬时频谱模型93
5.3风速的多尺度调频效应研究95
5.3.1风速的调频效应95
5.3.2调频效应的多尺度特性97
5.4风功率功率谱98
5.5场群瞬时功率谱特性研究99
5.5.1风电功率的功率谱估计实例分析99
5.5.2风电功率的汇聚效应101
5.6物理机制分析102
5.7本章小结103
参考文献103
第6章风电间歇性研究及定量刻画105
6.1引言105
6.2风速间歇性定义105
6.3风速间歇性定量研究106
6.3.1风速陡变占空比106
6.3.2统计参数特性分析IIO
6.3.3风功率陡变占空比115
6.4风机启停频度的定量研究116
6.5本章小结123
参考文献123
第7章风速日周期特性研究124
7.1引言124
7.2时间序列的周期性分析方法124
7.3风速方差的周期特性研究125
7.3.1风速方差日周期特性125
7.3.2不同因素对风速方差日周期特性的影响133
7.3.3时变建模方法消除R周期特性的影响136
7.4风速变差的日周期特性研究138
7.5风速陡变占空比的日周期特性142
7.6日周期的物理机制分析及应用探讨143
7.6.1R周期特性的物理机制分析143
7.6.2日周期对风电安全高效应用的意义分析144
7.7本章小结144
参考文献144
第8章风速可预报性分析研究145
8.1引言145
8.2可预报性度量146
8.2.1基于自相关的可预报性度量146
8.2.2基于互相关的叮预报性度量146
8.3小时级平均风速可预报性分析147
8.4方差可预报性分析150
8.5变差可预报性分析151
8.6风速陡变占空比可预报性分析152
8.7风速预报参数的扩展154
8.8本章小结154
参考文献154
第9章基于历史数据的预报模型建模156
9.1引言156
9.2平均风速多尺度预报模型156
9.2.1现有多尺度预报模型156
9.2.2预报模型的构建157
9.2.3支持向量回归和核岭回归157
9.2.4预报算例及结果分析161
9.3异方差特性建模167
9.3.1基础知识167
9.3.2异方差噪声特性的v支持向量回归模型168
9.3.3预报算例及结果分析173
9.4风速其他要素预报算例175
9.4.1深度学习预报模型175
9.4.2方差预报算例及结果分析186
9.4.3变差预报算例及结果分析187
9.4.4陡变占空比预报算例及结果分析189
9.5本章小结191
参考文献191
第10章风电不确定性模型的应用193
10.1引言193
10.2电能质量评估193
10.3计及风电功率波动的电网调频能力评估195
10.3.1计及秒级风电功率波动的电网一次调频能力197
10.3.2计及分钟级风电功率波动的电网二次调频能力201
10.3.3计及风电功率波动的电网调频能力量化评估可行性分析202
10.4DPFRA和DSFRA在风电大规模并网电力系统中的应用204
10.4.1不同1日素对DPI;RA和DsFRA的影响204
10.4.2DPFRA和DSFRA的具体应用办法206
10.4.3算例分析207
10.5控制策略研究213
10.5.1动态一次调频控制策略213
10.5.2结合实测风场功率输出的二次调频前馈控制218
10.5.3两种控制策略的协调配合222
10.6电力系统调度中的应用223
10.7多能源互补及一体化平抑策略224
10.7.1风电的多元互补策略224
10.7.2体化平抑控制策略225
10.8本章小结230
参考文献230
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