數(shù)學(xué)建模2016年d題

1、1風(fēng)電場運行狀況分析及優(yōu)化風(fēng)電場運行狀況分析及優(yōu)化模型模型摘要摘要在充分理解題意及合理假設(shè)的基礎(chǔ)上，通過對問題的深入分析，利用Excel對數(shù)據(jù)處理分析，建立了風(fēng)能資源利用情況模型并對其進行評估；對實測風(fēng)速和功率的擬合，建立了最優(yōu)風(fēng)機選擇模型；最后從經(jīng)濟效益最大化為主要目標(biāo)，通過多目標(biāo)規(guī)劃，建立人員分配模型，進行人員排班優(yōu)化。問題一：為了研究該風(fēng)電場的風(fēng)能資源和風(fēng)能資源的利用情況，對附件1的數(shù)據(jù)處理及分析，然后對原始數(shù)據(jù)的完整性和合理性進

2、行判斷，選擇合理數(shù)據(jù)，計算出年、月、日的平均風(fēng)速和各時期的平均功率。根據(jù)平均風(fēng)功率密度公式311()()2nwpiiDvn????計算出平均風(fēng)功率密度為290.39wpDWm?。然后對其進行評估，根據(jù)wpD和風(fēng)的功率wp=nPDS??風(fēng)計算出風(fēng)能利用率為40.92%。根據(jù)貝茨極限得出大型風(fēng)力發(fā)電機對風(fēng)能的最高利用率為59.3%，從而得出該風(fēng)電場的風(fēng)能利用率相對合理，進而可以判斷該風(fēng)電場的風(fēng)能資源利用情況較好。問題二：從風(fēng)能資源與風(fēng)機匹配

3、角度出發(fā)，根據(jù)附件2風(fēng)速信息，對數(shù)據(jù)進行聚類分析，并繪制頻率分布直方圖，并得出一期和二期工程風(fēng)機的年平均風(fēng)速均為6ms。根據(jù)附件3的數(shù)據(jù)，通過最小二乘法對各期風(fēng)速和功率進行數(shù)據(jù)擬合，得出系數(shù)k越大，發(fā)電效果越好。對附件4中新型電機的參數(shù)分析，計算出系數(shù)k值。最終，得出新型風(fēng)機功效略好于二期工程，相較一期工程功效略差，因此新型風(fēng)機比二期風(fēng)機更適合此風(fēng)力發(fā)電廠，應(yīng)使一期工程與新型風(fēng)機作為發(fā)電廠設(shè)備。問題三：以風(fēng)電場經(jīng)濟效益最大化為主要目標(biāo)，

4、通過分析風(fēng)電場的效能為出發(fā)點，先確立風(fēng)機停機維護時段的基礎(chǔ)上，再運用“01”規(guī)劃建立人員分配模型，用枚舉法得到人員排班方案，從而得到每組兩天輪班工作并由在3月4日至5日、8月20日至21日值班人員進行停機維護的工作排班方案。本文還進一步建立了多目標(biāo)規(guī)劃的人員分配模型，并進一步檢驗，得到值班與提及維護分立進行的模式以每組一天輪流值班并分別于每年的三月上旬和八月下旬進行停機維護，每年兩組輪換進行維護。關(guān)鍵詞：最小二乘法風(fēng)能利用率多目標(biāo)規(guī)劃聚

5、類分析貝茨極限3(一)問題1的分析（1）問題一是研究該風(fēng)電場的風(fēng)能資源和風(fēng)能資源的利用情況，并對其進行評估，可以得知該風(fēng)點場所處地區(qū)的風(fēng)能資源情況和風(fēng)電場對風(fēng)能資源的利用情況。（2）根據(jù)附件1給出的該風(fēng)電場一年內(nèi)每隔15分鐘的各風(fēng)機安裝處的平均風(fēng)速和風(fēng)電場日實際輸出功率的處理及分析，找出期中不合理數(shù)據(jù)及缺失數(shù)據(jù)，然后對風(fēng)場測得的原始數(shù)據(jù)進行驗證，對其完整性和合理性進行判斷。（3）根據(jù)其中合理數(shù)據(jù)，計算出日平均風(fēng)速、周平均風(fēng)速、月平均風(fēng)速

6、、年平均風(fēng)速和各時期的平均功率。（4）經(jīng)處理，整理出一年完整風(fēng)場測風(fēng)數(shù)據(jù)，計算出平均風(fēng)功率密度和風(fēng)能利用率。根據(jù)平均風(fēng)功率密度來分析風(fēng)電場的風(fēng)能資源，根據(jù)風(fēng)能利用率來分析風(fēng)電場對風(fēng)能資源的利用情況。(二)問題2的分析（1）問題二是從風(fēng)能資源與風(fēng)機匹配角度判斷新型號風(fēng)機是否比現(xiàn)有風(fēng)機更為適合，以此為依據(jù)給風(fēng)電場提出合理建議。（2）附件2給出了該風(fēng)電場一期工程4#、16#、24#風(fēng)機和二期工程33#、49#、57#風(fēng)機的所在處的風(fēng)速信息，可

7、以得出各風(fēng)速段出現(xiàn)的次數(shù)，以此計算各風(fēng)速段出現(xiàn)的頻率頻率。（3）附件3是典型風(fēng)機4#、16#、24#、33#、49#、57#風(fēng)機的主要參數(shù)，附件4是風(fēng)機生產(chǎn)企業(yè)提供的部分新型號風(fēng)機的主要參數(shù)，可以分析得出新機型和舊機型的主要區(qū)別。（4）根據(jù)分析得出的風(fēng)電場所處地區(qū)風(fēng)速特點以及各種機型的主要特征，可以判斷出哪種型號的風(fēng)機更為合適。（三）問題（三）問題3的分析的分析（1）此問題主要研究制定維修人員的排班方案與風(fēng)機維護計劃，使各組維修人員的工