利用統(tǒng)計學解決風電場運行優(yōu)化問題論文
風能是一種最具活力的可再生能源，風力發(fā)電是風能最主要的應用形式。我國某風電場已先后進行了一、二期建設，現(xiàn)有風機124臺，總裝機容量約20萬千瓦。以此為背景提出了三個問題，本文運用Excel軟件等方法成功解決了這三個問題，通過所給數(shù)據(jù)對該風電場的風能資源及其利用情況進行評估，判斷新型號風機是否比現(xiàn)有風機更為適合，并制定維修人員的排班方案與風機維護計劃，使各組維修人員的工作任務相對均衡，且風電場具有較好的經(jīng)濟效益。 最后，對所建立的模型和求解方法的優(yōu)缺點給出了客觀的評價，并指出了改進的方法。
一、問題分析
1.1 問題一分析
題目要求通過利用附件1給出該風電場一年內(nèi)每隔15分鐘的各風機安裝處的平均風速和風電場日實際輸出功率的數(shù)據(jù)對該風電場的風能資源及其利用情況進行評估，這就要求我們能得出一年基本情況，就要通過附件一給出的每天每 15分鐘的平均功率、平均風速，運用求平均值公式得出每天平均每15分鐘的功率、風速。進一步運算得到每月平均每15分鐘的功率、風速，進一步通過圖表曲線進行分析得結論。
1.2 問題二分析
題目要求從附件2給出了該風電場幾個典型風機所在處的風速信息，其中4#、16#、24#風機屬于一期工程，33#、49#、57#風機屬于二期工程，它們的主要參數(shù)見附件3。風機生產(chǎn)企業(yè)還提供了部分新型號風機。我們可以從表中歸納、總結、計算得出日平均風速、月平均風速，畫出各風機所在處風速變化趨勢，發(fā)現(xiàn)平均風速均沒有超出額定風速且已經(jīng)達到切入風速。通過公式可以計算出各種機型在同樣的風速下它的實際功率，然后進行比較，從而判斷新型號風機是否比現(xiàn)有風機更為適合。
1.3 問題三分析
題目要求為安全生產(chǎn)需要，風機每年需進行兩次停機維護，兩次維護之間的連續(xù)工作時間不超過270天，每次維護需一組維修人員連續(xù)工作2天。同時風電場每天需有一組維修人員值班以應對突發(fā)情況。風電場現(xiàn)有4組維修人員可從事值班或維護工作，每組維修人員連續(xù)工作時間（值班或維護）不超過6天。請制定維修人員的排班方案與風機維護計劃，使各組維修人員的工作任務相對均衡，且風電場具有較好的經(jīng)濟效益，試給出合理的方法和結果。
二、模型建立和解決
2.1 問題一的模型
2.1.1 模型的準備
月平均每15分鐘的功率、風速確定 根據(jù)題目的意思，通過附件一給出的每天每15分鐘的平均功率、平均風速，運用求平均值公式得出了每天平均每15分鐘的功率、風速。進一步運算得到了每月平均每15分鐘的功率、風速。
此情況下，我們假定風力機的掃掠面積為固定值s，空氣密度為標準P=1.293kg/m3，（在觀察風速與實際功率關系時，應遵循自然原則：當風速越大時，功率也應該更大。若不符合，則利用率較低;反之較高。）
2.1.2 模型的建立
我們可以明顯的知道全年的各月平均風速起伏波動不大，相對比較穩(wěn)定。
（其中風能利用率分析如下：在風速變化的同時，實際功率也跟著變化，風速增加，功率變大;風速減小，功率也隨之變小。只是在夏季和和秋季利用率比春季和冬季同比下降）
2.2 問題二的模型
題意是試從風能資源與風機匹配角度判斷新型號風機是否比現(xiàn)有風機更為適合。所謂的匹配是機型在實際的環(huán)境中同樣的風速誰的實際輸出的功率更大。那么我們就可以先分別比較現(xiàn)有、新型號風機中優(yōu)差機型，利用現(xiàn)有機型與新型機號做對比結果。那么就能從風能資源與風機匹配角度判斷新型號風機中是否有比現(xiàn)有風機更為適合的。
首先算出第一二期中每種型號月平均風速，4#、16#、24#屬于第一期機號，33#、49#、57#屬于第二期機號。制成表格并統(tǒng)計一二期風速在每月月均風速4—7.5（m/s）的頻率。我們可以從附件3中風電場風機型號及其參數(shù)知道，每種機型都達到了切入風速，而都沒達到額定風速（最佳風速），那么我們只需要看每期的風速在接近額定風速的比例。
通過對現(xiàn)有兩種機型的月均風速表知道兩種機型都達到了切入風速，都沒達到理想額定風速。再者對上表（第一二期風機型號在不同地點月平均風速）的分析與對比，可以從中發(fā)現(xiàn)在一期的4#、16#比24#風能資源更為豐富，在二期中49#、57#比33#風能資源更為豐富。
通過對上面的分析與對比、歸納總結以下結論：
在同樣風速下機型1比機型2輸出功率更為理想，所以機型1比機型2更適合，再者是新型機型型號3、4、5各機的對比，對比出最優(yōu)匹配機型，根據(jù)功率公式
得出結論新型中3機型更匹配。新型機型中最優(yōu)匹配是否比現(xiàn)有兩種機型都好再利用功率求解，新型機型與現(xiàn)有兩種機型做對比，選取出最佳匹配的兩種機型。（P1、P2、P3、P4、P5、分別表示第一期型號、第二期型號、新型型號3、4、5）。
2.3 問題三的模型
有發(fā)電機124臺，每臺發(fā)電機需要一組人員連續(xù)工作兩天，每天需要一組人員值班，有四組工作人員，各組工作連續(xù)不超過6天，減少維修時間，增加經(jīng)濟效益，每天至少需要兩組進行維修，一組進行值班，所以分配方案有以下幾種選出最合理地安排，輪流執(zhí)行最合理的工作安排（表1）：
方案1：我們假設一天中一組值班工作其他組進行維護
方案一中休息時間規(guī)定在了一天中，無人值班看護風電場，所以此安排不合理;
方案二：我們假設一天中一組值班，一組休息，兩組維修且維修為兩天
通過分析與對比，可以從中發(fā)現(xiàn)，安排圖7更為合適，使每組工作人員工作時間都沒有超過6天，都有維護風機、值班與休息的時間。
三、模型評價及改進
3.1 模型評價
問題一通過大量數(shù)據(jù)建立分析表，主要分析全年風速走向圖以及風機輸出功率走向圖得出結論。該模型運用了大量的實測數(shù)據(jù)，結論可信度較高，說服力較強。問題二在運用了大量數(shù)據(jù)之后，分析出現(xiàn)有機型中的風機優(yōu)劣，通過公式計算出新型機型中風機的優(yōu)劣，進行對比與分析之后得出結論。問題三在通過問題一得出的表中分析出最佳的維修時間，人員安排是通過排除多種安排方式得出最佳安排方式。
3.2 模型改進
因為處理了大量的數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)精確度降低。問題一中我們?nèi)〉氖瞧骄翟斐傻贸龅慕Y論準確度與實際的結論有所偏差，在現(xiàn)實生活中，因該在每月中取大量的真實數(shù)據(jù)進行繪圖，這樣得出結論準確度會更高。問題二中由于運用了理想的功率公式（P=P*V3*S2），其中的參數(shù)v風速、s扇葉掃過的面積。在不同的地方不同發(fā)電機中有所不同，所以求出的結果準確度有所下降，在現(xiàn)實生活中應該取準確的數(shù)字進行計算。問題三中由于借鑒了問題一中的表，所以精確度有所下降，在人員安排方面進行了合理的安排，不管是在假設中都可以運用此方法。
【利用統(tǒng)計學解決風電場運行優(yōu)化問題論文】相關文章：
變電安全運行的問題及解決方法的論文02-24
企業(yè)成本控制問題及解決措施的論文11-11
如何解決啞巴英語的問題論文06-25
簡論變電運行中的隱患問題與解決方法探討12-02
光纖通信網(wǎng)絡運行中的問題及運行維護方法的論文02-24
- 相關推薦