一種基于wams數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分析方法，具體涉及一種基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)電等新能源裝機(jī)容量的不斷持續(xù)增長(zhǎng)，其逐漸成為我國(guó)能源戰(zhàn)略的重要補(bǔ) 充部分。然而，由于風(fēng)力發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性等固有特性，風(fēng)電接入必然會(huì)給電 網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)一定影響，尤其是大規(guī)模風(fēng)電接入條件下其影響更大。目前，風(fēng)電出力特性的研 宄大多為定性分析，缺乏系統(tǒng)性的風(fēng)電出力特性指標(biāo)體系建立，由此導(dǎo)致難以深入掌握大 規(guī)模風(fēng)電的運(yùn)行規(guī)律和特性。
[0003] 廣域測(cè)量系統(tǒng)（WideAreaMeasurementSystem，WAMS)采用同步相角測(cè)量技術(shù)，通 過(guò)逐步布局全網(wǎng)關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)的同步相角測(cè)量單元（PMU)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)同步相角及電網(wǎng)主要數(shù) 據(jù)的實(shí)時(shí)高速率采集。WAMS通過(guò)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送到廣域監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)，從而提 供對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行與事故擾動(dòng)情況下的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析計(jì)算，并及時(shí)獲得并掌握電網(wǎng)運(yùn)行 的動(dòng)態(tài)過(guò)程。PMU能夠以數(shù)百Hz的速率采集電流、電壓信息，通過(guò)計(jì)算獲得測(cè)點(diǎn)的功率、相 位、功角等信息，并以每秒幾十幀的頻率向主站發(fā)送。PMU通過(guò)全球定位系統(tǒng)（GPS)對(duì)時(shí)，能 夠保證全網(wǎng)數(shù)據(jù)的同步性，時(shí)標(biāo)信息與數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)并發(fā)送到主站。因此，WAMS能夠?qū)崿F(xiàn) 在同一時(shí)間參考軸下獲取大型互聯(lián)系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息和穩(wěn)態(tài)信息，為電力系統(tǒng)區(qū)間動(dòng)態(tài)監(jiān) 視、分析甚至控制提供前提條件，使電力系統(tǒng)監(jiān)視從穩(wěn)態(tài)階段提高到動(dòng)態(tài)階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了更好地把握大規(guī)模風(fēng)電的運(yùn)行規(guī)律和特性，提高風(fēng)電消納能力和新能源運(yùn)行 管理水平，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，本發(fā)明提供一種基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方 法，對(duì)風(fēng)電出力特性指標(biāo)進(jìn)行量化，從而能夠?yàn)榉治龃笠?guī)模風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)的影響提供技 術(shù)參考。同時(shí)，通過(guò)對(duì)大量風(fēng)電運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的積累分析，也有助于協(xié)助調(diào)度運(yùn)行人員把握 風(fēng)電運(yùn)行規(guī)律，為更加科學(xué)合理地消納風(fēng)電和保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供分析基礎(chǔ)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明提供一種基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，所述方法包括以下步 驟：
[0007] 步驟1 :確定風(fēng)電出力特性；
[0008] 步驟2 :分析風(fēng)電出力特性；
[0009] 步驟3 :定義風(fēng)電場(chǎng)群，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
[0010] 所述步驟1中，風(fēng)電出力特性主要包括風(fēng)電出力極值特性、風(fēng)電功率峰谷特性、風(fēng) 電功率短時(shí)波動(dòng)特性、風(fēng)電調(diào)峰貢獻(xiàn)、日反調(diào)峰特性、偏差相關(guān)性、風(fēng)電負(fù)荷率概率分布、風(fēng) 電穿透率和風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)。
[0011] 所述步驟2中，對(duì)風(fēng)電出力極值特性、風(fēng)電功率峰谷特性、風(fēng)電功率短時(shí)波動(dòng)特 性、風(fēng)電調(diào)峰貢獻(xiàn)、日反調(diào)峰特性、偏差相關(guān)性、風(fēng)電負(fù)荷率概率分布、風(fēng)電穿透率和風(fēng)電利 用小時(shí)數(shù)分別進(jìn)行分析。
[0012] 所述風(fēng)電出力極值特性主要包括風(fēng)電出力最大值、風(fēng)電出力最小值及風(fēng)電出力均 值；
[0013] 1)所述風(fēng)電出力最大值主要包括日出力最大值、月出力最大值和任意時(shí)間段的出 力最大值；
[0014] 2)所述風(fēng)電出力最小值主要包括日出力最小值、月出力最小值和任意時(shí)間段的出 力最小值；
[0015] 3)所述風(fēng)電出力均值主要包括日平均出力、月平均出力和任意時(shí)間段的平均出 力；其中，任意時(shí)間段的平均出力用Pavg表示，有：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所述方法包括以下步 驟： 步驟1 :確定風(fēng)電出力特性； 步驟2 :分析風(fēng)電出力特性； 步驟3 :定義風(fēng)電場(chǎng)群，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所述 步驟1中，風(fēng)電出力特性主要包括風(fēng)電出力極值特性、風(fēng)電功率峰谷特性、風(fēng)電功率短時(shí)波 動(dòng)特性、風(fēng)電調(diào)峰貢獻(xiàn)、日反調(diào)峰特性、偏差相關(guān)性、風(fēng)電負(fù)荷率概率分布、風(fēng)電穿透率和風(fēng) 電利用小時(shí)數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所述 步驟2中，對(duì)風(fēng)電出力極值特性、風(fēng)電功率峰谷特性、風(fēng)電功率短時(shí)波動(dòng)特性、風(fēng)電調(diào)峰貢 獻(xiàn)、日反調(diào)峰特性、偏差相關(guān)性、風(fēng)電負(fù)荷率概率分布、風(fēng)電穿透率和風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)分別 進(jìn)行分析。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所述 風(fēng)電出力極值特性主要包括風(fēng)電出力最大值、風(fēng)電出力最小值及風(fēng)電出力均值； 1) 所述風(fēng)電出力最大值主要包括日出力最大值、月出力最大值和任意時(shí)間段的出力最 大值； 2) 所述風(fēng)電出力最小值主要包括日出力最小值、月出力最小值和任意時(shí)間段的出力最 小值； 3) 所述風(fēng)電出力均值主要包括日平均出力、月平均出力和任意時(shí)間段的平均出力；其 中，任意時(shí)間段的平均出力用Pavg表示，有：
其中，PiS日有功出力，T為任意時(shí)間段。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所述 風(fēng)電功率峰谷特性主要包括日風(fēng)電功率最大值、日風(fēng)電功率最小值和日風(fēng)電功率最大峰谷 差；日風(fēng)電功率最大峰谷差用口^表不，有： D = D -D (0) mpv max min \^/ 其中，？">?為日風(fēng)電功率最大值，PminS日風(fēng)電功率最小值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所述 風(fēng)電功率短時(shí)波動(dòng)特性主要包括風(fēng)電功率短時(shí)波動(dòng)量、風(fēng)電功率最大上升量和風(fēng)電功率下 降速率； 所述風(fēng)電功率短時(shí)波動(dòng)量為間隔時(shí)段n內(nèi)風(fēng)電功率最大值與風(fēng)電功率最小值之差，表 示為： ^ Pn= P miax_Pnmin ⑶ 其中，APn為風(fēng)電功率短時(shí)波動(dòng)量，為間隔時(shí)段n內(nèi)風(fēng)電功率最大值，為間隔 時(shí)段n內(nèi)風(fēng)電功率最小值，n取lmin、5min或15min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所述 風(fēng)電調(diào)峰貢獻(xiàn)為實(shí)際風(fēng)電負(fù)荷峰谷差與凈風(fēng)電負(fù)荷峰谷差之差，凈風(fēng)電負(fù)荷等于實(shí)際風(fēng)電 負(fù)荷減去風(fēng)電發(fā)電出力； 風(fēng)電調(diào)峰貢獻(xiàn)用APp。表示，有： APpc=APsJfh-APJfh (4) 其中，APgi為實(shí)際風(fēng)電負(fù)荷峰谷差，AP#h為凈風(fēng)電負(fù)荷峰谷差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所述 日反調(diào)峰特性是指風(fēng)電出力峰谷與電網(wǎng)負(fù)荷峰谷不匹配，風(fēng)電出力最大值出現(xiàn)在用電低谷 期，或風(fēng)電出力最小值出現(xiàn)在用電高峰期； 設(shè)Pi為日負(fù)荷序列，其中i= 1，2，…，N，N表示負(fù)荷采樣點(diǎn)總數(shù)；P_為日負(fù)荷均值，Ak為負(fù)荷峰谷判斷閾值倍數(shù)，取0. 1 ;用電高峰期和用電低谷期分別用TPMk和Tvalley表示， 且滿足TpeakG[Tpl，Tp2]，TvalleyG[Tvl，Tv2]，其中，Tpl和Tp2分別為用電高峰期負(fù)荷段開(kāi)始 時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻，Tvl和Tv2分別為用電低谷期負(fù)荷段開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻；具體有： 1) 當(dāng)負(fù)荷曲線上連續(xù)3個(gè)負(fù)荷采樣點(diǎn)的值大于等于Pave;*(l+Ak)時(shí)，即： Pave*(l+Ak)i=kl，kl+l，kl+2 (5) 則負(fù)荷曲線上負(fù)荷采樣點(diǎn)kl的值應(yīng)的時(shí)刻即為Tpl;其中，kl，kl+1，kl+2為連續(xù) 3個(gè)負(fù)荷采樣點(diǎn)； 當(dāng)負(fù)荷曲線連續(xù)滿足式（5)后，出現(xiàn)3個(gè)負(fù)荷采樣點(diǎn)的值小于等于P_*(l+Ak)時(shí)， 即： Pave*(l+Ak)i=k2,k2+l,k2+2 (6) 則負(fù)荷曲線上負(fù)荷采樣點(diǎn)k2的值應(yīng)的時(shí)刻即為Tp2;其中，k2,k2+l，k2+2為連續(xù) 3個(gè)負(fù)荷采樣點(diǎn)； 2) 當(dāng)負(fù)荷曲線上連續(xù)3個(gè)負(fù)荷采樣點(diǎn)的值小于等于Pave;*(l-Ak)時(shí)，即： Pi^Pave*(l-Ak)i=k3,k3+l,k3+2 (7) 則負(fù)荷曲線上負(fù)荷采樣點(diǎn)k3的值應(yīng)的時(shí)刻即為Tvl;其中，k3,k3+l，k3+2為連續(xù) 3個(gè)負(fù)荷采樣點(diǎn)； 當(dāng)負(fù)荷曲線連續(xù)滿足式（7)后，出現(xiàn)3個(gè)負(fù)荷采樣點(diǎn)的值大于等于P_*(l-Ak)時(shí)， 即： Pave*(l-Ak)i=k4,k4+l,k4+2 (8) 則負(fù)荷曲線上負(fù)荷采樣點(diǎn)k4的值應(yīng)的時(shí)刻即為Tv2;其中，k4,k4+l，k4+2為連續(xù) 3個(gè)負(fù)荷采樣點(diǎn)； 風(fēng)電出力高峰期和風(fēng)電出力低谷期分別用TwpMjPTwvalley表示，同理，得到風(fēng)電出力高 峰期開(kāi)始時(shí)刻Twpl和結(jié)束時(shí)刻Twp2，以及風(fēng)電出力低谷期開(kāi)始時(shí)刻Twvl和結(jié)束時(shí)刻Twv2; 分析用電高峰期、用電低谷期、風(fēng)電出力高峰期和風(fēng)電出力低谷期的一致性，若風(fēng)電出 力最大值出現(xiàn)在用電低谷期，或風(fēng)電出力最小值出現(xiàn)在用電高峰期，則認(rèn)為出現(xiàn)反調(diào)峰。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所述 偏差相關(guān)性采用相關(guān)系數(shù)表示，假定數(shù)據(jù)序列X和Y分別表示風(fēng)電出力與頻率偏差，則兩者 的相關(guān)系數(shù)表不為：
其中，和y分別表不風(fēng)電出力均值與頻率偏差均值；r表不風(fēng)電出力與頻率偏差的 相關(guān)系數(shù)，取值在-1和+1之間，當(dāng)r的絕對(duì)值愈接近1時(shí)，表明風(fēng)電出力與頻率偏差關(guān)系 愈緊密；如果r接近于0,則表明風(fēng)電出力與頻率偏差關(guān)系不緊密。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于： 所述風(fēng)電負(fù)荷率概率分布是將風(fēng)電負(fù)荷率劃分為11個(gè)范圍段，分別為5%及以下、5%? 10%、10%?20%、20%?30%、30%?40%、40%?50%、50%?60%、60%?70%、 70%?80%、80%?90%、90%?100% ;風(fēng)電負(fù)荷率為風(fēng)電功率值與風(fēng)電可用容量的比 值，風(fēng)電負(fù)荷率概率為落在各范圍段的發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)度與總時(shí)間長(zhǎng)度的比值，有： Rrate=Woput/LuputX100% (10) 其中，RMte為風(fēng)電負(fù)荷率，W_t為風(fēng)電功率值，Luput為風(fēng)電可用容量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所 述風(fēng)電穿透率為風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量占系統(tǒng)總負(fù)荷的比例，有： RwPP=Wcap/LfflaxX100% (11) 其中，為風(fēng)電穿透率，為風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量，1_為系統(tǒng)總負(fù)荷。
12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所 述風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)風(fēng)電發(fā)電量與風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量之比，有： Hutime=Woput/Wcap (12) 其中，Hutime為風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)，為風(fēng)電發(fā)電量，為風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，其特征在于：所 述步驟3包括以下步驟： 步驟3-1 :根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的地理特性和電氣特性，將相關(guān)特征的風(fēng)電場(chǎng)組合定義為風(fēng)電 場(chǎng)群； 步驟3-2 :對(duì)風(fēng)電場(chǎng)群進(jìn)行功率和電量的統(tǒng)計(jì)、分析和查詢，以及風(fēng)電功率波動(dòng)變化與 電網(wǎng)頻率變化的相關(guān)性分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的分層、分區(qū)深度統(tǒng)計(jì)分析。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，包括以下步驟：確定風(fēng)電出力特性；分析風(fēng)電出力特性；定義風(fēng)電場(chǎng)群，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。本發(fā)明提供的基于WAMS數(shù)據(jù)的風(fēng)電出力特性分析方法，對(duì)風(fēng)電出力特性指標(biāo)進(jìn)行量化，從而能夠?yàn)榉治龃笠?guī)模風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)的影響提供技術(shù)參考。同時(shí)，通過(guò)對(duì)大量風(fēng)電運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的積累分析，也有助于協(xié)助調(diào)度運(yùn)行人員把握風(fēng)電運(yùn)行規(guī)律，為更加科學(xué)合理地消納風(fēng)電和保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供分析基礎(chǔ)。
【IPC分類】G06Q50-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104574216
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510031408
【發(fā)明人】楊超穎, 黃遠(yuǎn)超, 趙俊屹, 范新橋, 趙思東, 閆亞軍
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山西省電力公司, 南京南瑞集團(tuán)公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日