本發(fā)明涉及一種考慮輸出容量可信度的光伏發(fā)電調(diào)度曲線編制方法。

背景技術(shù)：

光伏在我國實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模并網(wǎng)，但由于電網(wǎng)公司認(rèn)為光伏發(fā)電的容量可信度不高，同時(shí)又要兼顧到整個(gè)電網(wǎng)對(duì)用戶的供電質(zhì)量，對(duì)于光伏發(fā)電的調(diào)度較為保守，導(dǎo)致目前光伏發(fā)電的利用率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種考慮輸出容量可信度的光伏發(fā)電調(diào)度曲線編制方法，該方法平抑了光伏發(fā)電的功率輸出，提高了光伏電源的可信度，方便了調(diào)度部門對(duì)光伏發(fā)電的調(diào)度，也提高了光伏發(fā)電的利用率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下。

考慮輸出容量可信度的光伏發(fā)電調(diào)度曲線編制方法，步驟如下：

（1）參照光伏電站的預(yù)測功率，求出每一時(shí)間窗口內(nèi)的輸出功率參考值P_out；

（2）根據(jù)功率預(yù)測誤差的函數(shù)分布規(guī)律，計(jì)算出相應(yīng)時(shí)間窗口的輸出參考可信度C_oe；

（3）利用步驟（2）中得到的輸出參考可信度對(duì)步驟（1）中得到的輸出功率參考值P_out進(jìn)行修正，得到最終的光伏發(fā)電調(diào)度曲線。

進(jìn)一步的，其特征在于，參照光伏電站的預(yù)測功率，以固定的時(shí)間周期作為輸出功率的時(shí)間窗口，在一定時(shí)間段內(nèi)以特定時(shí)間窗口?T輸出功率偏移率ε之和最小為目標(biāo)，求出每一時(shí)間窗口輸出功率參考值P_out，如下式所述：

式中，P_re(t)為光伏發(fā)電預(yù)測功率；?t為光伏發(fā)電功率預(yù)測的最小時(shí)間間隔；N為由?t構(gòu)成時(shí)間窗口?T的個(gè)數(shù)；

為了提高計(jì)算精度，首次應(yīng)取較小的時(shí)間窗口進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算，在此計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上成倍地?cái)U(kuò)大時(shí)間窗口再次進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算，這樣不斷擴(kuò)大用于計(jì)算的時(shí)間窗口直到時(shí)間窗口接近調(diào)度部門制定調(diào)度曲線的最小調(diào)度周期，此時(shí)計(jì)算結(jié)果即為最終的輸出功率參考值。

進(jìn)一步的，為提高調(diào)度部門對(duì)光伏發(fā)電的可信度，需引入輸出參考可信度這一概念，并將輸出參考可信度C_oe定義為:在每個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)，光伏發(fā)電功率實(shí)測平均值與光伏輸出功率參考值P_out的比值，如下式所述：

由于對(duì)于光伏發(fā)電功率的預(yù)測誤差近似符合以0為均值的正態(tài)分布，光伏發(fā)電功率實(shí)測值P_i與光伏發(fā)電功率預(yù)測值P_i^for滿足以下關(guān)系：

式中，E表示光伏發(fā)電功率的預(yù)測誤差；P_cap為光伏發(fā)電開機(jī)容量；σ為分布函數(shù)的待估標(biāo)準(zhǔn)差。

進(jìn)一步的，基于對(duì)電力調(diào)度曲線窗口期的規(guī)定，要舍棄高于調(diào)度曲線的值，故先舍去大于0的功率預(yù)測誤差值，隨后選取合理的歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出每個(gè)時(shí)間窗口中的每個(gè)預(yù)測點(diǎn)的誤差E并其分布規(guī)律取均值η，并依據(jù)下式對(duì)在預(yù)測功率基礎(chǔ)上得出的輸出功率參考值P_out進(jìn)行修正并計(jì)算當(dāng)天對(duì)應(yīng)時(shí)間段的輸出參考可信度；

。

本發(fā)明以特定時(shí)間窗口下輸出功率偏移率之和最小為目標(biāo)建立數(shù)學(xué)模型，并通過不斷擴(kuò)大時(shí)間窗口對(duì)得到的功率調(diào)度曲線進(jìn)行優(yōu)化，以得到較為理想的目標(biāo)值。通過引入輸出容量可信度，有效減小了實(shí)際輸出功率的波動(dòng)性。最終得到的功率調(diào)度曲線呈梯形圖，符合調(diào)度部門對(duì)傳統(tǒng)電力調(diào)度的規(guī)則，方便電力調(diào)度。

附圖說明

圖1為初步調(diào)度曲線。

圖2為調(diào)度規(guī)則下實(shí)際輸出的功率曲線。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

目前，光伏發(fā)電在我國部分實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模并網(wǎng)，但由于電網(wǎng)公司認(rèn)為其容量可信度不高，同時(shí)又要兼顧到整個(gè)電網(wǎng)對(duì)用戶的供電質(zhì)量，對(duì)于光伏發(fā)電的調(diào)度較為保守，導(dǎo)致目前光伏發(fā)電大部分得到了浪費(fèi)。

所述調(diào)度曲線編制方法包括如下步驟。

（1）參照光伏電站的預(yù)測功率，求出每一時(shí)間窗口內(nèi)的輸出功率參考值P_out。

（2）根據(jù)功率預(yù)測誤差的函數(shù)分布規(guī)律，計(jì)算出相應(yīng)時(shí)間窗口的輸出參考可信度C_oe。

（3）利用步驟（2）中得到的輸出參考可信度對(duì)步驟（1）中得到的輸出功率參考值P_out進(jìn)行修正，得到最終的光伏發(fā)電調(diào)度曲線。

輸出功率參考值的計(jì)算：參照光伏電站的預(yù)測功率，以固定的時(shí)間周期作為輸出功率的時(shí)間窗口，在一定時(shí)間段內(nèi)以特定時(shí)間窗口?T輸出功率偏移率ε之和最小為目標(biāo)，求出每一時(shí)間窗口輸出功率參考值P_out，如下式所述：

式中，P_re(t)為光伏發(fā)電預(yù)測功率；?t為光伏發(fā)電功率預(yù)測的最小時(shí)間間隔；N為由?t構(gòu)成時(shí)間窗口?T的個(gè)數(shù)。

為了提高計(jì)算精度，首次應(yīng)取較小的時(shí)間窗口進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算，在此計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上成倍地?cái)U(kuò)大時(shí)間窗口再次進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算，這樣不斷擴(kuò)大用于計(jì)算的時(shí)間窗口直到時(shí)間窗口接近調(diào)度部門制定調(diào)度曲線的最小調(diào)度周期，此時(shí)計(jì)算結(jié)果即為最終的輸出功率參考值。

目標(biāo)函數(shù)的求解算法及步驟。

采用收斂速度快、收斂性強(qiáng)的基于粒子群算法的模擬退火算法，具體算法及步驟如下。

1)輸入各時(shí)段光伏電站的預(yù)測功率。

2)根據(jù)本文求解的具體情形，確定初始化種群中各微粒的位置和速度。

3) 評(píng)價(jià)每個(gè)微粒p_g^,的適應(yīng)度，將當(dāng)前各微粒的位置和適應(yīng)值存儲(chǔ)在各微粒的p_i中，將所有p_best中適應(yīng)值最有個(gè)體的位置和適應(yīng)值存儲(chǔ)于p_g中。

4) 確定初始溫度，并根據(jù)下式來確定當(dāng)前溫度下各p_i的適配值：

。

5) 采用輪盤賭策略從所有p_i中確定全局最優(yōu)的某個(gè)替代值p_g^,，然后根據(jù)下式更新各微粒的速度和位置

其中，

。

6) 計(jì)算各微粒新的目標(biāo)值p_i，更新各微粒的值及群體的p_g值。

7) 進(jìn)行退溫操作。

8) 若滿足停止條件（通常為預(yù)設(shè)的運(yùn)算精度或迭代次數(shù)），搜索停止，輸出結(jié)果，否則轉(zhuǎn)4)。

9) 初始溫度和退溫的方式對(duì)算法有一定的影響，已不能采用如下的初溫和退溫方式： 。

結(jié)合上述算法步驟代入到目標(biāo)函數(shù)中，計(jì)算如下。

1）確定預(yù)測曲線的最小預(yù)測周期，再確定一個(gè)大于最小預(yù)測周期的較小的時(shí)間窗口，代入目標(biāo)函數(shù)中進(jìn)行計(jì)算。

2）成倍的擴(kuò)大時(shí)間窗口，并將上一次的計(jì)算結(jié)果代入目標(biāo)函數(shù)中，進(jìn)一步進(jìn)行計(jì)算。

3）按照以上步驟1）、2）逐漸擴(kuò)大時(shí)間窗口，在上一步的計(jì)算結(jié)果上進(jìn)行計(jì)算，直到時(shí)間窗口接近調(diào)度部門制定調(diào)度曲線的最小調(diào)度周期，得到最終的輸出功率參考值。

輸出參考可信度的計(jì)算：由于調(diào)度基準(zhǔn)值是在風(fēng)功率預(yù)測曲線上得到的，而目前的功率預(yù)測還是存在著較大的誤差，風(fēng)電功率預(yù)測平均水平在25%~40%。故為提高調(diào)度部門對(duì)光伏發(fā)電的可信度，需引入輸出參考可信度這一概念，并將輸出參考可信度C_oe定義為:在每個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)，光伏發(fā)電功率實(shí)測平均值與光伏輸出功率參考值P_out的比值，如下式所述：

。

由于對(duì)于光伏發(fā)電功率的預(yù)測誤差近似符合以0為均值的正態(tài)分布，光伏發(fā)電功率實(shí)測值P_i與光伏發(fā)電功率預(yù)測值P_i^for滿足以下關(guān)系：

式中，E表示光伏發(fā)電功率的預(yù)測誤差；P_cap為光伏發(fā)電開機(jī)容量；σ為分布函數(shù)的待估標(biāo)準(zhǔn)差。

基于對(duì)電力調(diào)度曲線窗口期的規(guī)定，要舍棄高于調(diào)度曲線的值，故先舍去大于0的功率預(yù)測誤差值，隨后選取合理的歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出每個(gè)時(shí)間窗口中的每個(gè)預(yù)測點(diǎn)的誤差E并其分布規(guī)律取均值η，并依據(jù)下式對(duì)在預(yù)測功率基礎(chǔ)上得出的輸出功率參考值P_out進(jìn)行修正并計(jì)算當(dāng)天對(duì)應(yīng)時(shí)間段的輸出參考可信度；

。

最終用得到的輸出容量可信度對(duì)每一時(shí)間窗口初步得到的輸出功率參考值進(jìn)行修正，得到最終的光伏發(fā)電調(diào)度曲線。

驗(yàn)證分析。

本文以配有主控室的某小型微電網(wǎng)模型的光伏功率預(yù)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照上文提出的有關(guān)制定的調(diào)度曲線編制方法來實(shí)行調(diào)度，并對(duì)其可行性和有效性進(jìn)行計(jì)算分析。

連續(xù)選取該微電網(wǎng)中連續(xù)一段時(shí)間的數(shù)據(jù)，首先在該時(shí)間內(nèi)的第五天的預(yù)測曲線的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)度基準(zhǔn)值的初步確定。從已給的預(yù)測數(shù)據(jù)中得到最小預(yù)測周期是15min,假設(shè)調(diào)度部門的最小預(yù)測周期是2h,那么擬利用目標(biāo)函數(shù)（1）（2）進(jìn)行三次優(yōu)化計(jì)算來計(jì)算每一時(shí)間窗口的輸出功率參考值，第一次時(shí)間窗口為30min，包含兩個(gè)最小預(yù)測周期，第二次時(shí)間窗口為1h,包含四個(gè)最小預(yù)測周期，第三次時(shí)間窗口為2h，包含八個(gè)最小預(yù)測周期。最終得到如圖1所示的調(diào)度曲線。

以目標(biāo)函數(shù)的輸出功率偏移率之和作為衡量輸出功率曲線波動(dòng)性的衡量指標(biāo)，將在目標(biāo)函數(shù)計(jì)算中通過直接計(jì)算和通過不斷擴(kuò)大時(shí)間窗口的間接計(jì)算的結(jié)果在表1中進(jìn)行比較：

在此基礎(chǔ)上，依據(jù)式（12）、（13）的對(duì)前三天的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出參考可信度的計(jì)算。得到加入輸出參考可信度的調(diào)度曲線,如圖2。

通過對(duì)初始輸出功率參考值的不斷修正，使得最終得到的曲線波動(dòng)性較小，光伏發(fā)電的容量可信度較高。表2中用目標(biāo)函數(shù)的輸出功率偏移率之和進(jìn)行對(duì)比，并結(jié)合圖1和圖2，可以看出最終調(diào)度值能夠平抑輸出功率曲線，滿足調(diào)度部門的要求。