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南方能源建设
南方电网数字传媒科技有限公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
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季刊

2095-8676

南方能源建设/Journal Energy Construction
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    典型风电场地形大气稳定度对风机出力的影响

    王彬滨余江张荣孙朋杰...
    105-111页
    查看更多>>摘要：[目的]分析了大气稳定度对风机出力的影响,为提高计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)风能资源模拟精度提供技术参考.[方法]选取立于平坦和复杂山地两类典型地形上的两座测风塔不同高度的风速、气温、气压等观测数据,使用莫宁-奥布霍夫长度法分别计算两座测风塔所在区域的大气稳定度,参照Irwin大气稳定分类标准对稳定度计算结果分类,再根据分类结果进行两座测风塔轮毂高度处出力分析.[结果]结果表明:在近地面层,复杂山地大气热效应造成的表层垂直混合作用更为明显,造成的大气不稳定性较为强烈,但垂直混合作用不充分;复杂山地大气稳定度对风机出力的影响大于平坦地形,其不确定性更强.[结论]在进行CFD风电场流体建模时需要考虑大气稳定度的影响,特别是超低风速复杂山地场址条件下,大气稳定度的评估对风机选型及发电量仿真精度尤为重要.

    大气稳定度平坦复杂山地莫宁-奥布霍夫长度大气热效应风机出力

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    基于改进LSTM神经网络的风电功率短期预报算法

    高盛许沛华陈正洪成驰...
    112-121页
    查看更多>>摘要：[目的]风能的波动性和间歇性给大规模的风电并网提出了挑战,解决这一问题的有效途径是能够提供准确的风电功率预报.[方法]针对这一挑战,提出了一种新的基于改进LSTM(长短期记忆)架构的深度学习神经网络的风功率预报模型,包含自主研制的数据异常检测与处理、风速特征提取、超参数调优于一体的风电功率预报方法.为了使神经网络模型能更加准确地学习风速特征对风电功率的影响,还定义了一种使用特征筛选以及特征倍增相结合的特征工程方法.[结果]仿真结果表明:所提出的数据清洗及数据增强算法在各种机器学习算法上可以将准确率提升约5％.提出的改进LSTM神经网络模型在数据清洗后与传统算法以及业内主流神经网络算法进行对比,可以将准确率提升2.5％.[结论]改进的方法不但具有较好的噪声数据清洗能力,而且在所有的试验中,改进模型在预报准确性方面优于其他所有算法,可以为实际应用提供指导.

    风功率日前预报LSTM神经网络深度学习异常检测与处理风速波动特征

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    基于气象因子的EEMD-BP方法在电网用电量预测中的应用

    张震肖莺任永建陈正洪...
    122-132页
    查看更多>>摘要：[目的]随着风能、太阳能等清洁能源快速发展,电力系统的能源结构发生了重大变化,这使得电网安全运行的不确定性增大,也给精准用电量预测带来了新的挑战.电网用电量受众多因子的影响,而气象因子的影响显著,因此,分析气象因子对用电量精细化预测的影响显得尤为重要.[方法]利用2017年逐日用电量以及最高气温、平均气温、最低气温、气压、相对湿度、风速等气象数据,采用集合模态经验分解(EEMD)和BP神经网络组合预测方法,探讨气象因子对集合模态经验分解回归模型(EEMD-BP)方法预测用电量的影响.[结果]研究发现,平均气温、最高气温、最低气温、气压和相对湿度与用电量序列经EEMD分解后的低频分量存在较好的相关关系,而与高频分量和周期分量的相关性较弱.[结论]利用BP回归模型预测的用电量与实况误差较大,引进气象因子后,EEMD-BP得出的预测准确率有了明显的提高.研究表明,基于气象因子的EEMD-BP组合预测方法可有效提高用电量预测的准确率,可为完善短期用电量预测方法提供有效的技术支撑.

    集合模态经验分解用电量气象因子精细化预测回归模型

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    基于气象因素的长江经济带湖北段夏季日最大电力负荷预测

    王丽娟任永建王俊超欧阳威...
    133-142页
    查看更多>>摘要：[目的]利用气候预测模式的气温数据对未来长江经济带湖北段武汉、黄石、宜昌夏季日最大电力负荷进行预测.[方法]基于武汉、黄石、宜昌2008～2019年逐日最大电力负荷数据、同期平均气温、最高气温、最低气温等气象要素资料以及RegCM4区域气候模式预测数据,对3个地区的气象敏感电力负荷特性进行分析.在此基础上,通过回归法和群粒子优化BP神经网络算法,对未来(2020～2096年)日最大电力负荷进行定量滚动预测.[结果]结果表明,夏季平均气温与气象敏感负荷关联度最大.预测武汉和宜昌两地的夏季日最大电力负荷相似,两种预测值较近10a日最大电力负荷稳步增长,回归预测的增长率要略高于神经网络预测;宜昌增长率比武汉高,最高超过40％.黄石日最大电力负荷的预期值较其他两地呈现出明显不同预测结果.[结论]预测长江经济带的中大型城市夏季日最大电力负荷的变化规律,有助于规划未来所需额外的电网容量.

    长江经济带湖北段气象因素模式预测最大电力负荷神经网络

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    基于EMD-MLP组合模型的用电负荷日前预测

    刘璐瑶陈志刚沈欣炜吴劲松...
    143-156页
    查看更多>>摘要：[目的]用电负荷的精准预测是电力系统运行优化的基础,是电力系统能量管理中不可或缺的组成部分.针对传统数据分解技术与机器学习模型结合预测存在的精准度低、计算量大等问题,提出一种将经验模态分解与多层感知机结合(EMD-MLP)的新方法对用电负荷进行日前预测.[方法]首先基于EMD将原始负荷时间序列信号分解为多个本征模函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,然后采用极值点划分法将多IMF分量进行重构形成高频和低频两个成分以精简预测对象,最后对重构的新分量分别建模预测,并将它们的预测结果叠加作为用电负荷预测值.[结果]采用澳大利亚电力市场2018年、2019年的实测用电负荷数据进行试验.[结论]将建立的EMD-MLP组合模型与持续性模型、单一 MLP模型以及传统EMD组合模型进行外推预测效果的对比,验证了所建模型在提高预测精度上的有效性.此外,所提出的EMD-MLP组合新方法在保证精度的同时简化了模型复杂度,提高了预测效率,可以方便地应用于实际中的用电负荷日前与实时预测.

    用电负荷预测日前预测经验模态分解分量重构EMD-MLP

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    基于风险预警的银川市用电负荷气象服务指标

    肖云清程瑶马少军任柏帆...
    157-165页
    查看更多>>摘要：[目的]为保障电力供应的安全性、可靠性和经济性,文章以银川市为例,评估了各区域2014～2022年用电气象风险.[方法]基于自动气象站观测资料和用电负荷资料等,筛选危险性指标、敏感性指标和易损性指标,采用相关性分析、百分位法、归一化等方法,建立了用电气象风险评估模型.[结果]用电负荷月变化结果表明:用电负荷峰值出现在供暖期及过渡期(1月、3月、10～12月)和夏季(6～7月),低谷出现在4月和9月,进一步通过相关性分析发现,气温越高,用电负荷越大;相关性分析及专家问卷调查结果表明:用电灾害风险指标为高温强度、高温频率、日用电量、用电负荷、人口密度、小区用电设施,其权重为:0.5、0.5、0.98、＜0.01、0.99、＜0.01;用电气象风险模型结果:银川市用电气象风险高风险区和较高风险区主要在金凤区,兴庆区主要处于中风险地区,西夏区以较低风险和低风险为主.[结论]根据用电气象风险评估模型及用电部门的实际需求,可为区域电力供应提供合理的电力调度和供给策略.

    银川供电气象风险用电气象风险模型供电策略电力负荷

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    气象因子相对危险度在电网用电负荷预测中的应用

    曲晓黎尤琦李文晴杨琳晗...
    166-175页
    查看更多>>摘要：[目的]准确高效的短期用电负荷预测是保证电力系统安全可靠运行的前提,也是电网合理安排发电计划的依据,因此研究气象与用电负荷的关系对负荷预测的工作具有重要意义.[方法]以石家庄为例,利用国网河北省某电力公司提供的2013年1月1日至2021年12月31日逐15 min用电负荷资料,以及对应的石家庄站气象观测资料,分析日用电负荷峰值的时间变化特征,重点分析了当日用电负荷峰值较前1日用电负荷峰值变幅超过10％的样本对应的气象条件.采用Spearman秩相关方法分析石家庄日用电负荷峰值与前 1 日气象要素的相关关系,得到相关性显著的气象要素.利用平滑曲线拟合法绘制各相关性显著的气象要素对次日用电负荷峰值的响应曲线,分析得出随着各气象要素的变化日用电负荷峰值变化趋势以及响应阈值.按不同阈值区间,基于泊松分布计算得出石家庄地区各气象要素对日用电负荷峰值变化的相对危险度,进而揭示石家庄地区各气象要素在不同阈值区间发生单位变化造成的日用电负荷峰值的变化幅度,即不同气象要素的变化对日用电负荷峰值变化的定量影响.[结果]以气温为例,当 日平均气温、日最高气温、日最低气温高于阈值时,每上升1℃,次日用电负荷峰值的相对危险度分别增加2.25％、1.92％、2.07％;低于阈值时,每上升1℃,次日用电负荷峰值的相对危险度分别减少0.62％、0.57％、0.60％.[结论]基于不同气象要素对石家庄地区日用电负荷峰值的相对危险度提出1种次日用电负荷峰值的预测方法,利用2022年逐日用电负荷和气象资料进行检验,发现预测效果可以满足日常电力气象服务需求.

    负荷预测Spearman秩相关相对危险度定量分析预测检验

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    风荷载对全潜式浮式风机拖航运动响应的影响

    赵业彬任建宇乐丛欢
    176-184页
    查看更多>>摘要：[目的]为了解决浮式风机拖航运输的安全问题,对全潜式浮式基础风机的拖航运动特性展开研究.[方法]针对全潜式浮式风机拖航过程,通过Moses软件建立了"全潜式浮式风机-拖缆绳-拖船"一体化拖航系统数值模型,设置了五组不同的海况对拖航过程进行计算.文章研究风速和风浪方向对全潜式浮式风机拖航运动响应的影响,并根据分析结果,提出有助于全潜式浮式风机拖航安全的建议.[结果]结果表明:相比于横摇运动,全潜式浮式风机的纵摇和垂荡运动受风速影响较为明显,风速越大,运动幅度越大;当风浪方向为90°时,风机的横摇运动受风浪方向影响较大,风浪方向为0°时,风机的纵摇和垂荡运动受风浪方向影响较大.[结论]在保证拖航过程在拖航窗口期的前提下,实际工程中建议对全潜式浮式风机采用逆风拖航的方式,以降低风机振动和共振的风险.同时,应尽量避免风向与拖航方向垂直的情况,两者垂直容易引发较大程度的横摇运动,使拖航过程较为危险.逆风拖航时,在超过平均海况的较大风速30.9 m/s下,全潜式浮式风机的运动响应及拖缆力仍能满足安全拖航的要求.

    全潜式浮式风机拖航稳性Moses数值模拟风速风向

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    沿海强风区500 kV架空输电线路防风加强设计

    颜子威朱映洁章东鸿潘春平...
    185-195页
    查看更多>>摘要：[目的]随着我国沿海地区极端天气的日趋频繁,台风灾害给沿海电网造成了极大威胁,为提升架空输电线路抗风能力,目前针对沿海强风区线路通常采取提高设计气象重现期的方法进行设计,《架空输电线路荷载规范》(DL/T 5551-2018)颁布后,由于新、旧规范间风荷载计算方法的差异,此前的抗风加强措施是否与现行规范相适应,成为亟待研究的问题.[方法]以南方电网沿海强风区500 kV重要线路为例,基于输电线路防风可靠度分级体系,通过制定不同的防风设计方案,进而对不同方案下输电线路的抗风能力水平及可靠度进行评估,并对不同设防方案下的技术经济性进行比较,最后结合工程实例,推荐了沿海强风区500kV重要输电线路的防风设计方案.[结果]在执行荷载规范前提下,按50年重现期基准风速并考虑1.1倍重要性系数(方案三)方案可与此前基于GB 50545-2010按100年重现期进行防风设计的抗风举措,无论是在抗风能力以及工程投资上均可良好适配.[结论]对于沿海强风区500kV重要输电线路,方案三为各设防方案中技术经济指标综合最优的选择,输电线路抗风能力可达16级台风中限,研究对于节约资源、降低碳排放具有重要意义.

    沿海强风区架空输电线路可靠度分级抗风能力防风设计

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    基于湖北输电线路灾情的山火分布特征分析

    叶丽梅黄俊杰高正旭万君...
    196-204页
    查看更多>>摘要：[目的]利用湖北输电线路山火历史灾情数据对山火分布特征进行分析.[方法]基于2016～2021年湖北省输电线路山火灾情资料,运用数理统计、气候统计和GIS空间叠加方法,对全省输电线路山火时空分布及山火与气象、下垫面、社会人文等影响因子的关系特征进行分析.[结果]时间上,2019年为近几年湖北输电线路山火发生最多的年份,秋冬季是高发季节,其中2月和9月为易发月份;空间上,鄂东地区是山火的频发区域,宜昌及荆门地区为次高发区域.山火与气象关系,大部分山火爆发前1个月降水偏少30％～100％、气温偏高0.5～3℃、湿度偏小3.8％～23％、风速偏大0.1～1.9m/s.山火与下垫面关系,山火主要发生在耕地,占总数50.32％;山火主要集中在海拔高度150 m以下、坡度6°以下的区域,76.90％的山火发生在阳坡.山火与社会人文关系,山火主要发生在人口密度100～600人/km2的城市圈周边的乡镇及距离道路1.6 km缓冲区的区域.[结论]掌握湖北输电线路山火分布特征,有助于山火风险预警模型指标选取和阈值确定.

    山火输电线路历史灾情分布特征关系特征

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