電波動量主要由AGC機組進行調(diào)節(jié)；時間尺度為秒級的功率波動由一次調(diào)頻來平衡， 更長時間尺度的功率波動需要調(diào)度機構(gòu)經(jīng)過調(diào)節(jié)機組出力等進行調(diào)節(jié)。
[0103] 步驟6、光伏發(fā)電接入系統(tǒng)引發(fā)的AGC備用需求預測方法
[0104] 如前所述，光伏發(fā)電波動量較大，若將大規(guī)模光伏發(fā)電接入電網(wǎng)，將導致系統(tǒng)頻率 和區(qū)域控制誤差的波動增加，這種影響將隨著光伏發(fā)電并網(wǎng)的裝機容量的增大而越來越顯 著；在前述研究中也提及，隨著規(guī)模擴大，也需要考慮光伏電站空間分布以及平滑效應。
[0105] 分離關鍵時間尺度的波動分量
[0106] 運用AGC備用應對光伏發(fā)電并網(wǎng)引發(fā)的系統(tǒng)頻率穩(wěn)定問題首先需要對關鍵時間 尺度的波動分量進行分離，分離負荷分量的方法有滾動平均法和時段平均法 [17]。
[0107] 滾動平均法通過對光伏出力曲線P上每一個數(shù)據(jù)的前、后一段數(shù)值滾動求平均， 由此獲得一條平滑的光伏出力曲線匕。計算原始出力曲線P和得到的平滑的出力曲線匕的 差值，即可得到相對時間尺度的波動分量。
[0108] 與時段平均法相比，滾動平均法處理后的曲線更光滑，更符合持續(xù)性負荷曲線的 特點。故本實施例選取滾動平均法來分離關鍵時間尺度的波動分量。
[0109] 滾動平均法的計算步驟可以如下表達：
[0110]
[0111] 其中，Pr為經(jīng)過滾動平均法平滑出力后得到的時刻t的出力值；Pt為原始出力曲 線上時刻t的出力值；2M為作滾動平均的出力數(shù)據(jù)的個數(shù)，取決于滾動平均的時段長度。
[0112] 步驟7、AGC備用容量需求的統(tǒng)計分析
[0113] 通過使用滾動平均法可以得到與負荷幅值采樣和存儲周期相對應的各個時刻的 調(diào)節(jié)負荷分量。由此可以確定大規(guī)模光伏發(fā)電站接入系統(tǒng)后的AGC備用容量需求。使用不 同辦法分離出來的負荷分量最大值表不大規(guī)模光伏電站接入系統(tǒng)后對AGC備用容量的最 大需求。但如果依據(jù)最大需求來確定系統(tǒng)的AGC備用容量，容易導致AGC備用容量過剩。從 表1和表2可以看出，絕大多數(shù)的情況下，光伏發(fā)電波動量遠小于最大值，以光伏波動分量 最大值確定AGC備用容量，不論是對電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性還是經(jīng)濟性，都有不利的 影響，故采用統(tǒng)計分析方法對光伏發(fā)電波動量進行分析。
[0114] 根據(jù)統(tǒng)計研究，在2~60min的時間尺度內(nèi)，tlocation-scale分布對光伏出力 波動的概率密度擬合效果最好；且tlocation-scale分布是含有尺度參數(shù)和位置參數(shù)的t 分布，若X服從位置參數(shù)為μ，尺度參數(shù)為σ，形狀參數(shù)為u的tlocation-scale分布， 則有（X-μ)/σ服從形狀參數(shù)為υ的t分布。
[0115]tlocation-scale分布的概率密度表達式為：
[0116]
[0117] 其中，μ為位置參數(shù)，σ為尺度參數(shù)，υ為形狀參數(shù)。
[0118] 根據(jù)t分布的參數(shù)查詢t分布的統(tǒng)計分布數(shù)值表（GB4086. 3-83)，可以得到不同置 信度下的置信區(qū)間。利用置信區(qū)間的大小，確定大規(guī)模光伏電站接入電網(wǎng)引起的AGC備用 容量需求。
[0119] 根據(jù)實施例仿真結(jié)果，可以得到光伏發(fā)電波動主要集中在5min。采用滾動平均法， 分離5min時間尺度下的光伏發(fā)電功率波動分量，并研究該時間尺度光伏發(fā)電功率波動分 量的概率分布，進而實現(xiàn)對大規(guī)模光伏發(fā)電接入電網(wǎng)時的AGC備用容量預測。
[0120] 滾動平均的時段拉長，持續(xù)變化的負荷分量變化區(qū)域平緩，分鐘級的波動分量的 變化幅度增加，增加了系統(tǒng)對AGC調(diào)節(jié)的需求；反之，縮短滾動平均的時段長度，則減輕系 統(tǒng)對AGC條件的需求。因此，需要根據(jù)負荷的波動特性來選擇滾動平均的時段長度。根據(jù) 經(jīng)驗，在本實施例中滾動求均值的時段長度選擇為15min。以多云天氣時，SRRLCM22測量 點的氣象數(shù)據(jù)仿真得到的光伏發(fā)電出力數(shù)據(jù)為例（光伏電站裝機容量為22. 5MW)，經(jīng)過滾 動平均法處理后，分離得到的5min的波動分量如圖10所示：
[0121] 以上所述光伏出力的5min波動分量數(shù)據(jù)為例，假設5min的光伏出力波動分量服 從t分布，采用最大似然估計法對該組數(shù)據(jù)的概率分布函數(shù)進行擬合，如圖11。擬合得到的 對數(shù)似然函數(shù)值（_21oglikelihood)為30. 5645,說明擬合效果良好。擬合得到的位置參 數(shù)、尺度參數(shù)和形狀參數(shù)及其標準差見表4。
[0122] 根據(jù)擬合參數(shù)值，對自由度參數(shù)取整，查閱t分布的統(tǒng)計分布數(shù)值表 (GB4086. 3-83)并進行相關計算后，可以得到：在置信度為90%，其5min的波動分量為 ±7. 3125Mff;S卩（-7. 3125,7. 3125)的幅值區(qū)間可以以90 %的概率覆蓋該光伏陣列出力 5min級的波動分量，將其作為因這個光伏陣列并網(wǎng)引發(fā)的AGC容量需求。
[0123] 表4擬合參數(shù)
[0124]
[0125] 此實施例僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍 為準。
【主權項】
1. 一種基于自回歸模型的光伏發(fā)電功率波動性及其自動發(fā)電控制備用需求計算方法， 其特征在于，包括： 步驟1、通過采集氣象數(shù)據(jù)來計算光伏面板的總輻照度； 步驟2、根據(jù)光伏面板的總輻照度計算光伏發(fā)電功率； 步驟3、根據(jù)氣象數(shù)據(jù)分析得到不同時間尺度下光伏發(fā)電波動量的累積分布函數(shù)； 步驟4、分析光伏陣列不同位置的光伏發(fā)電波動量數(shù)據(jù)，獲得不同時間尺度下和不同空 間尺度下光伏發(fā)電波動量的累積分布函數(shù)； 步驟5、采用自回歸模型對光伏發(fā)電功率序列進行頻譜分析，找出序列中主要的周期分 量； 步驟6、采用滾動平均法對關鍵時間尺度下的波動分量進行分離，得到與負荷幅值采樣 和存儲周期相對應的各個時刻的調(diào)節(jié)負荷分量； 步驟7、采用概率密度分布函數(shù)，確定大規(guī)模光伏電站接入電網(wǎng)引起的自動發(fā)電控制備 用容量需求； 步驟8、針對時間尺度為秒級的功率波動由一次調(diào)頻來平衡，針對秒級以上時間尺度的 功率波動則通過調(diào)節(jié)機組出力進行調(diào)節(jié)。2. 根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟1中光伏面板的總輻照度的計算公 式為：式中：G表示光伏面板的總輻照度，單位W/m2;G 水平面上的總輻照度，單位W/m2;G b、 Gd分別為直接輻照度和散射輻照度，單位W/m2;P為地面反射率，β為光伏面板的安裝傾 角；其中，Gh= Gbcos Θ z+Gd，θ、Θ 2分別為太陽光入射到光伏面板和水平面的入射角。3. 根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟2中光伏發(fā)電功率的計算公式為：式中，P_、U_以及I _分別為光伏面板輸出的最大功率點功率、最大功率點電壓和最 大功率點電流，a、b、rs、v。。為計算定義的中間變量；U。。、Is。分別為在當前輻照度和工作溫 度下的光伏面板的開路電壓和短路電流。4. 根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟6中滾動平均法通過對光伏出力 曲線P上每一個數(shù)據(jù)的前、后一段數(shù)值滾動求平均，由此獲得一條平滑的光伏出力曲線匕， 計算原始出力曲線P和得到的平滑的出力曲線匕的差值，即可得到相對時間尺度的波動分 量，計算公式為：式中，Pr為經(jīng)過滾動平均法平滑出力后得到的時刻t的出力值；P t為原始出力曲線上 時刻t的出力值；2M為作滾動平均的出力數(shù)據(jù)的個數(shù)，取決于滾動平均的時段長度。5.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟7中概率密度分布函數(shù)為t location-scale 分布函數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于光伏并網(wǎng)發(fā)電技術領域，尤其涉及一種基于自回歸模型的光伏發(fā)電功率波動性及其自動發(fā)電控制備用需求計算方法，使用氣象數(shù)據(jù)進行仿真得到光伏陣列的出力，并利用光伏陣列出力數(shù)據(jù)對不同時間尺度和不同空間尺度的光伏發(fā)電波動特性進行分析；提出使用自回歸模型對光伏發(fā)電出力數(shù)據(jù)進行頻譜分析，得到光伏發(fā)電出力波動的關鍵時間尺度；利用滾動平均法對關鍵時間尺度的分量進行分離，驗證了采用t分布擬合其概率分布效果良好，并計算得到示例的AGC容量需求，為定量分析光伏發(fā)電波動性提供了具體操作方法，對促進間歇性新能源消納，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的研究具有一定的參考意義。
【IPC分類】G06F17/50, G06Q10/04, G06Q50/06
【公開號】CN105335560
【申請?zhí)枴緾N201510717442
【發(fā)明人】張粒子, 陳逍瀟, 楊萌, 黃涵穎, 李霄, 朱翊, 丁強, 黃國棟
【申請人】中國電力科學研究院, 華北電力大學, 國網(wǎng)浙江省電力公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月29日