一種基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng) 出力時(shí)序模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電時(shí)序出力曲線生成的思路是，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)風(fēng)速（或測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)推算至預(yù) 裝風(fēng)電機(jī)組輪轂高度）的統(tǒng)計(jì)特征以及各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)之間風(fēng)速的相關(guān)性，隨機(jī)生成符合風(fēng)速 統(tǒng)計(jì)特征與相關(guān)性的一系列風(fēng)速時(shí)間序列，再結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)出力特性曲線與風(fēng)機(jī)的可靠 性模型，從而生成各風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)出力的時(shí)間序列。目前風(fēng)速序列的隨機(jī)生成的方法主要有 三種：
[0003] 1)非貫序蒙特卡洛法，直接根據(jù)風(fēng)速分布密度函數(shù)進(jìn)行多次隨機(jī)采樣，生成風(fēng)速 的時(shí)間序列，該方法能夠保證風(fēng)速的分布特性，但完全忽略了風(fēng)速的時(shí)序特征，由此得到的 風(fēng)速時(shí)間序列無(wú)法保證風(fēng)速變化的劇烈程度與實(shí)際相同。
[0004] 2)時(shí)間序列ARIMA模型法，該方法首先利用ARIMA模型對(duì)風(fēng)度歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行建模， 確定ARIMA模型的各參數(shù)。之后，利用所得ARIMA模型生成風(fēng)速的時(shí)間序列。該方法考慮 了風(fēng)速的時(shí)序特征，能夠模擬風(fēng)速變化的劇烈程度，但該方法沒(méi)有考慮風(fēng)速的分布特性，得 到的風(fēng)速序列的概率分布無(wú)法滿(mǎn)足期望的風(fēng)速的典型分布（如Weibull分布）。
[0005] 3)隨機(jī)差分方程，該方法根據(jù)隨機(jī)過(guò)程的中隨機(jī)微分方程的理論，考慮風(fēng)速時(shí)間 序列的自相關(guān)與風(fēng)速的概率分布函數(shù)，解析化的給出了風(fēng)速的隨機(jī)微分方程，將隨機(jī)微分 方程變換為隨機(jī)差分方程后，即可利用差分方程迭代生成風(fēng)速的時(shí)間序列。該方法既考慮 風(fēng)速的概率分布，又考慮風(fēng)速的時(shí)序特征，能夠得到符合歷史數(shù)據(jù)隨機(jī)特征的風(fēng)速時(shí)間序 列。
[0006] 部分國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)研宄風(fēng)電接入后系統(tǒng)可靠性的問(wèn)題時(shí)，對(duì)比了用風(fēng)電場(chǎng)時(shí)序出力 模擬數(shù)據(jù)與非時(shí)序模擬數(shù)據(jù)得到系統(tǒng)可靠性結(jié)果的不同，對(duì)比結(jié)果表明，非時(shí)序模擬數(shù)據(jù) 由于沒(méi)有考慮到風(fēng)速變化的時(shí)序特性，得到的可靠性評(píng)估結(jié)果與實(shí)際差別較大。
[0007] 集群風(fēng)電場(chǎng)的出力時(shí)序模擬不僅需要考慮風(fēng)電的不確定性、波動(dòng)性，還要考慮各 個(gè)風(fēng)電場(chǎng)之間的相關(guān)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種對(duì)稱(chēng)FIR算法的并行化二維 分割方法，具體有以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] 所述基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其特征在于包括以下步 驟：
[0010] 1)獲取風(fēng)電場(chǎng)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，風(fēng)電場(chǎng)和風(fēng)電機(jī)組相關(guān)常數(shù)；
[0011] 2)擬合得到風(fēng)速Weibull分布相關(guān)常數(shù)，統(tǒng)計(jì)得到風(fēng)速自相關(guān)系數(shù)、不同風(fēng)電場(chǎng) 相關(guān)系數(shù)矩陣、季節(jié)和日因子；
[0012] 3)利用步驟2中的相關(guān)系數(shù)矩陣生成多維相關(guān)的布朗運(yùn)動(dòng)；
[0013] 4)求解隨機(jī)微分方程生成風(fēng)速序列；
[0014] 5)利用季節(jié)因子和日因子對(duì)風(fēng)速序列進(jìn)行修正；
[0015] 6)利用步驟5中生成的風(fēng)速序列結(jié)合風(fēng)電機(jī)組出力特性、可靠性和風(fēng)電場(chǎng)尾流效 應(yīng)生成風(fēng)電場(chǎng)出力曲線。
[0016] 所述基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，步驟 1)中獲取風(fēng)電場(chǎng)尾流效應(yīng)系數(shù)I，獲取風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組可用臺(tái)數(shù)Hit，獲取風(fēng)電機(jī)組切 入風(fēng)速Vin、額定風(fēng)速Vratejd與切出風(fēng)速V
[0017] 所述基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述 步驟2)中統(tǒng)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，通過(guò)函數(shù)擬合得到風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速Weibull分布尺度參數(shù)、形狀參 數(shù)Ci，h，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得到風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速序列自相關(guān)系數(shù)0i，風(fēng)速相關(guān)系數(shù)矩陣P，風(fēng)電場(chǎng) 風(fēng)速季節(jié)因子kiD1，日內(nèi)各小時(shí)平均風(fēng)速曲線kih;
[0018] 所述基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述 步驟3)中生成多維相關(guān)的布朗運(yùn)動(dòng)Wt，Wt各維均為標(biāo)準(zhǔn)布朗運(yùn)動(dòng)，各維之間相關(guān)系數(shù)矩陣 等于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速相關(guān)系數(shù)矩陣P。
[0019] 所述基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述 步驟4)根據(jù)風(fēng)速符合尺度參數(shù)與形狀參數(shù)分別為c和k的Weibull分布生成風(fēng)速序列 如式1所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其特征在于包括w下步 驟： 1) 獲取風(fēng)電場(chǎng)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，風(fēng)電場(chǎng)和風(fēng)電機(jī)組相關(guān)常數(shù)； 2) 擬合得到風(fēng)速Weibull分布相關(guān)常數(shù)，統(tǒng)計(jì)得到風(fēng)速自相關(guān)系數(shù)、不同風(fēng)電場(chǎng)相關(guān) 系數(shù)矩陣、季節(jié)和日因子； 3) 利用步驟2中的相關(guān)系數(shù)矩陣生成多維相關(guān)的布朗運(yùn)動(dòng)； 4) 求解隨機(jī)微分方程生成風(fēng)速序列； 5) 利用季節(jié)因子和日因子對(duì)風(fēng)速序列進(jìn)行修正； 6) 利用步驟5中生成的風(fēng)速序列結(jié)合風(fēng)電機(jī)組出力特性、可靠性和風(fēng)電場(chǎng)尾流效應(yīng)生 成風(fēng)電場(chǎng)出力曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其特征 在于步驟1)中獲取風(fēng)電場(chǎng)尾流效應(yīng)系數(shù)ni，獲取風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組可用臺(tái)數(shù)nu，獲取風(fēng) 電機(jī)組切入風(fēng)速Vi。、額定風(fēng)速v"t,d與切出風(fēng)速V"ut。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其特征 在于所述步驟2)中統(tǒng)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速，通過(guò)函數(shù)擬合得到風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速Weibull分布尺度參 數(shù)、形狀參數(shù)C。ki，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得到風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速序列自相關(guān)系數(shù)0 1，風(fēng)速相關(guān)系數(shù)矩陣 P，風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速季節(jié)因子kim，日內(nèi)各小時(shí)平均風(fēng)速曲線kih。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其特征 在于所述步驟3)中生成多維相關(guān)的布朗運(yùn)動(dòng)Wt，Wt各維均為標(biāo)準(zhǔn)布朗運(yùn)動(dòng)，各維之間相關(guān) 系數(shù)矩陣等于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速相關(guān)系數(shù)矩陣P。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其特征 在于所述步驟4)根據(jù)風(fēng)速符合尺度參數(shù)與形狀參數(shù)分別為C和k的Weibull分布生成風(fēng) 速序列如式1所示。 ,
(1)
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其特征 在于所述步驟4)中，風(fēng)速符合尺度參數(shù)與形狀參數(shù)分別為C和k的Weibull分布：
其中，F(xiàn)(x)是f(x)對(duì)應(yīng)的分布函數(shù)，r(a)為伽馬函數(shù)
(5) r(x，a)，x>0為不完全伽馬函數(shù)
(6) 求解隨機(jī)微分方程
(7) 生成
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其特征 在于所述步驟5)中獲取對(duì)隨機(jī)生成的風(fēng)速序列詩(shī);進(jìn)行如式（8)修正；
(8)
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其特征 在于所述步驟6)中利用修正后風(fēng)速序列，考慮風(fēng)電機(jī)組出力特性曲線、風(fēng)電場(chǎng)尾流效應(yīng) 與風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組出力可靠性，風(fēng)電場(chǎng)時(shí)序出力曲線由式巧）生成，
(9) 其中，Ci(x)為風(fēng)電機(jī)組出力特性曲線，由下式得出。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于隨機(jī)差分方程的集群風(fēng)電場(chǎng)出力時(shí)序模擬方法，其步驟： 1）獲取風(fēng)電場(chǎng)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，風(fēng)電場(chǎng)和風(fēng)電機(jī)組相關(guān)常數(shù)；2）擬合得到風(fēng)速Weibull分布相關(guān)常數(shù)，統(tǒng)計(jì)得到風(fēng)速自相關(guān)系數(shù)、相關(guān)系數(shù)矩陣、季節(jié)和日因子；3）利用相關(guān)系數(shù)矩陣生成多維相關(guān)的布朗運(yùn)動(dòng)；4）求解隨機(jī)微分方程生成風(fēng)速序列；5）利用季節(jié)因子和日因子對(duì)風(fēng)速序列進(jìn)行修正；6）利用風(fēng)速序列結(jié)合風(fēng)電機(jī)組出力特性、可靠性和風(fēng)電場(chǎng)尾流效應(yīng)生成風(fēng)電場(chǎng)出力曲線。有益效果為：能夠得到符合歷史數(shù)據(jù)隨機(jī)特征的風(fēng)速時(shí)間序列；另一方面考慮了風(fēng)電場(chǎng)之間的相關(guān)性，使得集群風(fēng)電場(chǎng)的出力模擬更符合實(shí)際。
【IPC分類(lèi)】G06F19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104794325
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510104359
【發(fā)明人】楊曉梅, 歸三榮, 喬黎偉, 徐寧, 張寧, 杜爾順
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日