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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 大气湍流的产生和维持 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 本章小结 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 110

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 时变建模方法消除日周期特性的影响 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

7.6.1 日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 基于互相关的可预报性度量 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

10.4 DPFRA和DSFRA在风电大规模并网电力系统中的应用 204

10.4.1 不同因素对DPFRA和DSFRA的影响 204

10.4.2 DPFRA和DSFRA的具体应用方法 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 一体化平抑控制策略 225

10.8 本章小结 230

参考文献 230