一種基于時(shí)域和集群效應(yīng)分析間歇性能源出力的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于新能源發(fā)電并網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】的一種基于時(shí)域和集群效應(yīng)分析間歇性能源出力的方法。該方法包括：統(tǒng)計(jì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)出力數(shù)據(jù)，從三種級(jí)別時(shí)間尺度對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的出力進(jìn)行波動(dòng)性分析；計(jì)算間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)群的集群效應(yīng)；針對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)之間的集群效應(yīng)，確定間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)之間的相關(guān)性與互補(bǔ)性。本發(fā)明從不同級(jí)別時(shí)間尺度上進(jìn)行出力波動(dòng)分析，為風(fēng)電場(chǎng)提供調(diào)整依據(jù)；在運(yùn)行級(jí)別時(shí)間尺度上，根據(jù)劃分出的六種波動(dòng)型計(jì)算其機(jī)組日前調(diào)度、調(diào)峰和備用容量；利用混合高斯分布法擬合集群效應(yīng)指標(biāo)，引入置信區(qū)間，有效的計(jì)算出不同裝機(jī)容量下的集群效應(yīng)強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】一種基于時(shí)域和集群效應(yīng)分析間歇性能源出力的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源發(fā)電并網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于時(shí)域和集群效應(yīng)分析間歇性能源出力的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電和光伏等可再生能源具有間歇性，波動(dòng)性以及隨機(jī)性的特點(diǎn)，因此它們又被稱為間歇性能源。因?yàn)殚g歇性決定了可再生能源具有不可預(yù)測(cè)的波動(dòng)性，而這是將間歇性能源接入電網(wǎng)并對(duì)其產(chǎn)生影響的原因。當(dāng)間歇性能源的滲透率到達(dá)一定水平的時(shí)候，這種不可掌控的功率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的有功、無(wú)功平衡將會(huì)帶來(lái)不利的影響，既影響電網(wǎng)的電壓水平以及頻率的穩(wěn)定，又影響全網(wǎng)的備用和調(diào)峰容量的安排。一直以來(lái)由于缺乏全面細(xì)致的間歇性能源波動(dòng)分析，以至于難以把握間歇性能源的波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)的影響，這對(duì)于提高電網(wǎng)消納間歇性能源的能力是非常不利的。
[0003]由于風(fēng)電場(chǎng)覆蓋地域較大，場(chǎng)內(nèi)不同風(fēng)機(jī)所接受的風(fēng)能會(huì)存在空間上的差異，風(fēng)電功率的波動(dòng)隨空間分布尺度的增大而趨于緩和，這種效應(yīng)稱為集群效應(yīng)。集群效應(yīng)影響著整個(gè)電場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)的輸出。有效的分析風(fēng)電場(chǎng)的集群效應(yīng)對(duì)把握風(fēng)電場(chǎng)的輸出能力以及波動(dòng)性有著重要的意義。
[0004]目前對(duì)間歇性能源的波動(dòng)性分析多集中于長(zhǎng)期與短期兩方面的波動(dòng)性分析，得出長(zhǎng)期與短期的功率波動(dòng)特性，但是，這種波動(dòng)性對(duì)電廠和電網(wǎng)的哪一方面帶來(lái)何種影響并不明確，可以說(shuō)目的性并不強(qiáng)。而且，忽略了集群效應(yīng)對(duì)整個(gè)電場(chǎng)輸出的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于時(shí)域和集群效應(yīng)分析間歇性能源出力的方法，其特征在于，該方法包括:
[0006]統(tǒng)計(jì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)出力數(shù)據(jù)，從三種級(jí)別時(shí)間尺度對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的出力進(jìn)行波動(dòng)性分析；
[0007]計(jì)算間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)群的集群效應(yīng)；
[0008]針對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)之間的集群效應(yīng)，確定間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)之間的相關(guān)性與互補(bǔ)性。
[0009]所述三種級(jí)別時(shí)間尺度分別為規(guī)劃級(jí)別時(shí)間尺度、運(yùn)行級(jí)別時(shí)間尺度和控制級(jí)別時(shí)間尺度。
[0010]所述從三種級(jí)別時(shí)間尺度對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的出力進(jìn)行波動(dòng)性分析具體為:
[0011]針對(duì)規(guī)劃級(jí)別時(shí)間尺度，分析間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的月度、季度和年度出力波動(dòng)性；
[0012]所述分析間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的月度和季度出力波動(dòng)性包括統(tǒng)計(jì)有功功率和容量因數(shù)；
[0013]所述分析間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的年度出力波動(dòng)性包括計(jì)算年利用小時(shí)數(shù)、年平均風(fēng)速和年平均出力；
[0014]針對(duì)運(yùn)行級(jí)別時(shí)間尺度，計(jì)算間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的容量因數(shù)，對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的日出力曲線的波動(dòng)類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力的波動(dòng)特性；
[0015]針對(duì)控制級(jí)別時(shí)間尺度，計(jì)算間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)秒級(jí)、分鐘級(jí)和小時(shí)級(jí)出力波動(dòng)量的概率分布，確定在不同概率下的間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)區(qū)間。
[0016]所述容量因數(shù)為在平均風(fēng)速下的間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)出力與其額定功率的比值。
[0017]所述日出力曲線的波動(dòng)類型為:
[0018]間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力標(biāo)么值均小于容量因數(shù)時(shí)，波動(dòng)類型為低值區(qū)間波動(dòng)型；
[0019]間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力曲線呈先上升后下降的趨勢(shì)，波動(dòng)類型為凸型；
[0020]間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力曲線呈先下降后上升的趨勢(shì)，波動(dòng)類型為凹形；
[0021]間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力曲線總體呈上升趨勢(shì)，波動(dòng)類型為上升型；
[0022]間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力曲線總體呈下降趨勢(shì)，波動(dòng)類型為下降型；
[0023]其它情況下，波動(dòng)類型為高值區(qū)間波動(dòng)型。
[0024]所述計(jì)算間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)群的集群效應(yīng)具體為:
[0025]步驟1:建立集群效應(yīng)指標(biāo)集合S并計(jì)算其分布直方圖；
[0026]所述集群效應(yīng)指標(biāo)集合S為:
[0027]S = (X1, X2,..., Xi,,..., Xj ;
[0028]其中，η表示天數(shù)！Xi, = max{xt；1.}，0〈 = t<24 ；xt；1.表示第i’天中第t時(shí)段的集群效應(yīng)指標(biāo)值，Xi，表示第i’天所有時(shí)段集群效應(yīng)指標(biāo)值的最大值；
[0029]步驟2:利用混合高斯法擬合S的分布規(guī)律，獲得概率密度函數(shù)；
[0030]所述概率密度函數(shù)為:
[0031]

【權(quán)利要求】
1.一種基于時(shí)域和集群效應(yīng)分析間歇性能源出力的方法，其特征在于，該方法包括: 統(tǒng)計(jì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)出力數(shù)據(jù)，從三種級(jí)別時(shí)間尺度對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的出力進(jìn)行波動(dòng)性分析； 計(jì)算間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)群的集群效應(yīng)； 針對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)之間的集群效應(yīng)，確定間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)之間的相關(guān)性與互補(bǔ)性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三種級(jí)別時(shí)間尺度分別為規(guī)劃級(jí)別時(shí)間尺度、運(yùn)行級(jí)別時(shí)間尺度和控制級(jí)別時(shí)間尺度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述從三種級(jí)別時(shí)間尺度對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的出力進(jìn)行波動(dòng)性分析具體為: 針對(duì)規(guī)劃級(jí)別時(shí)間尺度，分析間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的月度、季度和年度出力波動(dòng)性； 所述分析間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的月度和季度出力波動(dòng)性包括統(tǒng)計(jì)有功功率和容量因數(shù)； 所述分析間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的年度出力波動(dòng)性包括計(jì)算年利用小時(shí)數(shù)、年平均風(fēng)速和年平均出力； 針對(duì)運(yùn)行級(jí)別時(shí)間尺度，計(jì)算間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的容量因數(shù)，對(duì)間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)的日出力曲線的波動(dòng)類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力的波動(dòng)特性； 針對(duì)控制級(jí)別時(shí)間尺度，計(jì)算間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)秒級(jí)、分鐘級(jí)和小時(shí)級(jí)出力波動(dòng)量的概率分布，確定在不同概率下的間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)出力波動(dòng)區(qū)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述容量因數(shù)為在平均風(fēng)速下的間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)出力與其額定功率的比值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述日出力曲線的波動(dòng)類型為: 間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力標(biāo)么值均小于容量因數(shù)時(shí)，波動(dòng)類型為低值區(qū)間波動(dòng)型； 間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力曲線呈先上升后下降的趨勢(shì)，波動(dòng)類型為凸型； 間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力曲線呈先下降后上升的趨勢(shì)，波動(dòng)類型為凹形； 間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力曲線總體呈上升趨勢(shì)，波動(dòng)類型為上升型； 間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)日出力曲線總體呈下降趨勢(shì)，波動(dòng)類型為下降型； 其它情況下，波動(dòng)類型為高值區(qū)間波動(dòng)型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)群的集群效應(yīng)具體為: 步驟1:建立集群效應(yīng)指標(biāo)集合S并計(jì)算其分布直方圖； 所述集群效應(yīng)指標(biāo)集合S為:
S = (X1, X2,..., Xi,,...，Xj ; 其中，η表示天數(shù)；Xi，= max{xt；1.} ,0< = t<24 ;xt>i，表示第i’天中第t時(shí)段的集群效應(yīng)指標(biāo)值，Xr表示第i’天所有時(shí)段集群效應(yīng)指標(biāo)值的最大值； 步驟2:利用混合高斯法擬合S的分布規(guī)律，獲得概率密度函數(shù)； 所述概率密度函數(shù)為:
其中，
； n'表示高斯函數(shù)的個(gè)數(shù)；a」表示第j個(gè)高斯函
數(shù)對(duì)應(yīng)的權(quán)重； 步驟3:引入置信區(qū)間R，計(jì)算在置信區(qū)間內(nèi)的集群效應(yīng)指標(biāo)值，其計(jì)算公式為: P (X1- O =P; 其中，P為給定的概率值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述集群效應(yīng)指標(biāo)包括最大出力比、最大波動(dòng)比、峰值同時(shí)率和峰谷差比； 所述最大出力比的計(jì)算公式為:
;

所述最大波動(dòng)比的計(jì)算公式為:
所述峰值同時(shí)率的計(jì)算公式為
所述峰谷差比的計(jì)算公式為:
其中，Vpnl表示最大出力比； P2fflax表示間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)集群總的有功出力的最大值； ΣΡ,表示間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)集群中所有風(fēng)機(jī)的額定功率之和； Pk表示間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)集群中第k個(gè)風(fēng)機(jī)的額定功率； C^s表示最大波動(dòng)比； APfflax表示間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)集群總功率波動(dòng)量的最大值； Ctjin表示峰值同時(shí)率； Σ Pifflax表示間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)集群中各個(gè)子電場(chǎng)各自最大出力之和； Pimax表示間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)集群中第i個(gè)子電場(chǎng)的最大出力； 0ΔΡ表不峰谷差比； P2min表示間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)集群總的有功出力的最小值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述間歇性能源風(fēng)電場(chǎng)之間的相關(guān)性的計(jì)算公式為:
其中，(；表示兩個(gè)間歇性能源子電場(chǎng)的風(fēng)電出力的相關(guān)系數(shù)；X，Y分別表示兩個(gè)間歇性能源子電場(chǎng)的風(fēng)電出力，?7為統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)兩個(gè)間歇性能源子電場(chǎng)的風(fēng)電出力平均值；若(；> O間歇性能源具有正相關(guān)，總的出力波動(dòng)增大；若(；< O間歇性能源具有負(fù)相關(guān)，總的出力波動(dòng)減小。
【文檔編號(hào)】H02J3/46GK104135036SQ201410356164
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】趙冬梅, 尹顥涵, 王建鋒, 張虹, 金小明, 魏國(guó)清, 胡劍琛 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)