一種提取高風(fēng)電穿透母線日凈有功功率隨機(jī)模糊特征的建模新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高風(fēng)電穿透母線日凈有功功率建模技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種提取高風(fēng)電 穿透母線日凈有功功率隨機(jī)模糊特征的建模新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 提取風(fēng)電場接入變電站母線日內(nèi)同時刻有功負(fù)荷與風(fēng)電有功出力之差即凈有功 功率的不確定特征對系統(tǒng)運(yùn)行方式安排和安全校核具有重要意義。隨著風(fēng)電等新能源接入 變電站日益增多且容量持續(xù)增大，傳統(tǒng)母線負(fù)荷預(yù)測時將小容量風(fēng)電等隨機(jī)性能源剔除的 方法已難W適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需求，對此提出凈有功功率的概念，即風(fēng)電場接入變電站母線日內(nèi)同 時刻有功負(fù)荷與風(fēng)電有功出力之差。母線負(fù)荷本身規(guī)律性較弱，風(fēng)電隨機(jī)性大，因此，凈有 功功率不確定特征更加復(fù)雜。對凈有功功率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，將隨機(jī)性和模糊性結(jié)合起 來對凈有功功率進(jìn)行描述才能更全面的刻畫凈有功功率多重不確定特征。
[0003] 國內(nèi)外現(xiàn)有關(guān)于高風(fēng)電穿透母線日凈有功功率不確定性模型的研究取得了一些 成果：在母線負(fù)荷數(shù)據(jù)預(yù)處理方面，文獻(xiàn)《面向節(jié)能發(fā)電調(diào)度的母線負(fù)荷預(yù)測平臺》提出 在母線時序負(fù)荷曲線下按日進(jìn)行負(fù)荷數(shù)據(jù)積累和分析預(yù)測的策略，找到歷史負(fù)荷的發(fā)生規(guī) 律。在考慮母線接入風(fēng)電，小水電等新能源方面，文獻(xiàn)《間接預(yù)測法在母線負(fù)荷預(yù)測中的應(yīng) 用》指出小電源發(fā)電上網(wǎng)量大時母線負(fù)荷可能出現(xiàn)負(fù)數(shù)，規(guī)律性差，其負(fù)荷曲線跟隨小電源 的發(fā)電負(fù)荷上下波動，為了剔除小電源出力的影響，把母線負(fù)荷轉(zhuǎn)變?yōu)樽冸娬竟╇妳^(qū)域內(nèi) 的用電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。母線負(fù)荷預(yù)測研究中對于系統(tǒng)凈注入功率的研究還比較缺乏。文 獻(xiàn)《基于差分進(jìn)化的含分布式電源母線凈有功功率預(yù)測》提出了一種考慮風(fēng)電和小水電不 確定性的差分進(jìn)化母線凈負(fù)荷預(yù)測方法。在母線負(fù)荷不確定模型及其在潮流分析中的應(yīng)用 方面：文獻(xiàn)《極值負(fù)荷及其出現(xiàn)時刻的概率化預(yù)測》指出母線負(fù)荷可用正態(tài)分布隨機(jī)變量描 述，極值負(fù)荷具有多峰特性并且運(yùn)用序列運(yùn)算獲取其概率分布；有學(xué)者將母線負(fù)荷和隨機(jī) 性電源出力作為隨機(jī)變量或模糊變量進(jìn)行不確定潮流分析。其中文獻(xiàn)《含大規(guī)模間歇式電 源的模糊機(jī)會約束機(jī)組組合研究》將間歇式電源出力和負(fù)荷的模糊參數(shù)用梯形函數(shù)和=角 函數(shù)表示。事實(shí)上，隨機(jī)變量和模糊變量只是隨機(jī)模糊變量的特例，兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷和風(fēng) 電出力隨機(jī)性和模糊性更加符合客觀實(shí)際。同時考慮隨機(jī)性和模糊性更加符合客觀實(shí)際。 文南犬《Fuzzy Stoch曰Stic Programming Method:Capacitor Planning in Distribution Systems With Wind Generators》結(jié)合風(fēng)電和負(fù)荷隨機(jī)性和模糊優(yōu)化求解高風(fēng)電穿透配 電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償電容器優(yōu)化；文獻(xiàn)《A novel random fuzzy neural networks for tackling uncertainties of electric load forecasting》則W隨機(jī)模糊變量描述系統(tǒng)負(fù) 荷，并將傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展為隨機(jī)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測，但尚未對高風(fēng) 電穿透母線負(fù)荷進(jìn)行研究；文獻(xiàn)《考慮風(fēng)電隨機(jī)模糊不確定性的電力系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度 計劃研究》提出了一種綜合考慮風(fēng)電隨機(jī)模糊性電力系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型。
[0004] 事實(shí)上，在考慮含風(fēng)電、小水電接入母線時，母線負(fù)荷有時為負(fù)的輸出，在穿透水 平較低時予W剔除可W理解，但當(dāng)系統(tǒng)中大量母線具有此特征且穿透水平日益提高情況 下，研究系統(tǒng)凈注入功率更加符合客觀實(shí)際情況。并且，隨機(jī)性和模糊性共存于凈有功功率 不確定特征，傳統(tǒng)凈有功功率不確定模型一般W隨機(jī)變量或模糊變量描述，然而凈有功功 率受季節(jié)、氣溫、用戶用電情況等影響具有隨機(jī)性，同時受有限凈有功功率統(tǒng)計數(shù)據(jù)限制， 難W獲取認(rèn)識意義上清晰的概率分布參數(shù)即具有模糊性，因此用隨機(jī)模糊變量描述凈有功 功率更符合客觀實(shí)際，而隨機(jī)變量和模糊變量實(shí)質(zhì)是隨機(jī)模糊變量的特例?，F(xiàn)有技術(shù)中對 綜合考慮隨機(jī)性和模糊性的凈有功功率不確定性相關(guān)理論和建模分析研究相對甚少，該理 論體系還需要不斷補(bǔ)充和完善。為了更好對大規(guī)模風(fēng)電接入電力系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行方式安排和 系統(tǒng)安全校核，有必要考慮高風(fēng)電穿透母線日凈有功功率兼具隨機(jī)性和模糊性的雙重不確 定性特點(diǎn)，基于實(shí)測母線負(fù)荷數(shù)據(jù)與風(fēng)電出力之差即母線凈有功功率進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析并 建立相應(yīng)的隨機(jī)模糊模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對提取風(fēng)電場接入變電站母線日內(nèi)同時刻有功負(fù)荷與風(fēng)電有功出力之差即凈 有功功率的不確定特征對系統(tǒng)運(yùn)行方式安排和安全校核的重要基礎(chǔ)性工作，而現(xiàn)有研究未 能考慮風(fēng)電，小水電等接入時研究系統(tǒng)的凈注入功率更加符合客觀實(shí)際的情況，且凈有功 功率兼具隨機(jī)性和模糊性的現(xiàn)狀，有必要基于實(shí)測母線負(fù)荷數(shù)據(jù)與風(fēng)電出力之差即母線凈 有功功率進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析并建立相應(yīng)的隨機(jī)模糊不確定模型，進(jìn)而在合理風(fēng)險水平下安 排電力系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)控計劃。本發(fā)明專利在傳統(tǒng)凈有功功率概率不確定模型的基礎(chǔ)上，進(jìn) 一步考慮凈有功功率參數(shù)擬合的模糊性，提出了一種提取凈有功功率隨機(jī)模糊不確定特征 的建模新方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取W下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明解決上述問題采取的技術(shù)方案：
[0008] 1、原始數(shù)據(jù)質(zhì)量評估及數(shù)據(jù)處理。獲取可靠可信的原始凈有功功率數(shù)據(jù)對構(gòu)建凈 有功功率的不確定性模型至關(guān)重要，針對研究凈有功功率的季節(jié)特性和其日變化特征，選 取多年特定地區(qū)的實(shí)測母線負(fù)荷數(shù)據(jù)與風(fēng)電出力數(shù)據(jù)，得到凈有功功率數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行 基礎(chǔ)性處理。
[0009] 2、提取并分析凈有功功率概率分布特征?；趦粲泄β实募竟?jié)特性和日變化特 征，將選取的多年特定地區(qū)凈有功功率數(shù)據(jù)按照實(shí)際需要劃分為任意合適的時間段進(jìn)行研 究，用MTLAB概率密度曲線擬合每個時間段內(nèi)的凈有功功率數(shù)據(jù)在置信率為0. 05時的概 率分布，并進(jìn)行概率分布特征統(tǒng)計，分析確定適合實(shí)測凈有功功率的概率分布模型。
[0010] 3、提取并分析凈有功功率概率分布參數(shù)的模糊不確定性特征及其隸屬函數(shù)特征。 基于前一小節(jié)提取確定的凈有功功率概率分布模型，采取相適應(yīng)的參數(shù)估計方法對其概率 分布參數(shù)的模糊不確定性特征進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，并確定其參數(shù)波動范圍的置信區(qū)間，分析并 提取確定其參數(shù)的隸屬函數(shù)模型。
[0011] 4、構(gòu)建凈有功功率的隨機(jī)模糊模型并確立生成仿真凈有功功率的隨機(jī)模糊模擬 方法。依據(jù)不確定理論，定義凈有功功率為隨機(jī)模糊變量，獲取其機(jī)會測度函數(shù)，從而建立 凈有功功率隨機(jī)模糊不確定模型，并給出通過基于隨機(jī)模糊模擬技術(shù)和逆變換法模擬生成 仿真凈有功功率的流程及步驟。
[0012] 本文在前人凈有功功率隨機(jī)性和模糊性不確定模型研究基礎(chǔ)上，綜合考慮凈有功 功率概率分布和其參數(shù)擬合時的模糊性實(shí)際，根據(jù)不確定規(guī)劃理論定義凈有功功率為隨機(jī) 模糊變量，并通過獲取其機(jī)會測度函數(shù)來構(gòu)建其隨機(jī)模糊模型，并給出通過基于隨機(jī)模糊 模擬技術(shù)和逆變換法模擬生成高風(fēng)電穿透母線日凈有功功率數(shù)值的流程及步驟。此方法可 對未來大量風(fēng)電接入變電站母線負(fù)荷預(yù)測提供相應(yīng)的指導(dǎo)依據(jù)。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的某電網(wǎng)220kv變電站2013年6月母線日凈有功功率第19時段概 率密度圖
[0014] 圖2是本發(fā)明的某電網(wǎng)220kv變電站2012-2013年6, 7,8月母線日凈有功功率24 時段曰1參數(shù)頻率圖
[0015] 圖3是本發(fā)明的某電網(wǎng)220kv變電站2012-2013年6, 7,8月母線日凈有功功率24 時段bi參