一種基于新能源發(fā)電量區(qū)間預(yù)測的區(qū)間潮流計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于新能源發(fā)電量區(qū)間預(yù)測的區(qū)間潮流計算方法，屬于新能源發(fā) 電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著化石能源的逐漸枯竭，對環(huán)境污染與氣候惡化所產(chǎn)生的重要影響，太陽能以 及風(fēng)電、光伏等可再生能源等新型發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，可再生新能源發(fā)電成為滿足負(fù)荷增長 需求、減少環(huán)境污染、提高能源綜合利用效率和供電可靠性的一種有效途徑，在電網(wǎng)中得到 廣泛的應(yīng)用。可再生能源發(fā)電主要利用太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能、波浪能等，受地理條 件、天氣情況和外部環(huán)境等因素的影響，這些可再生電源的發(fā)電量輸出具有間歇性和隨機(jī) 性，難以得到精確的輸出結(jié)果，可以通過模糊預(yù)測得到發(fā)電量預(yù)測區(qū)間。因而，傳統(tǒng)的電力 潮流計算成為含區(qū)間量的潮流計算，即區(qū)間潮流計算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種基于新能源發(fā)電量區(qū)間預(yù)測的 區(qū)間潮流計算方法，利用區(qū)間二型模糊邏輯處理不確定性問題的能力，得到新能源發(fā)電量 的區(qū)間二型模糊預(yù)測集合，其中，區(qū)間二型模糊預(yù)測集合，明確了發(fā)電量的波動區(qū)間范圍， 該區(qū)間可以為區(qū)間潮流計算中的初始迭代區(qū)間，避免人為規(guī)定初始區(qū)間所造成的區(qū)間迭代 的不收斂，收斂過快，收斂過慢等問題，從而提高了計算的精確度。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0005] 本發(fā)明的一種基于新能源發(fā)電量區(qū)間預(yù)測的區(qū)間潮流計算方法，包括以下幾個步 驟：（1)采集分布式發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)數(shù)據(jù)（以光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，參數(shù)數(shù)據(jù)為光照強(qiáng)度、環(huán) 境溫度、濕度）以及分布式發(fā)電量歷史數(shù)據(jù)（以光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，歷史數(shù)據(jù)為歷史光照強(qiáng) 度、歷史環(huán)境溫度、歷史濕度和歷史光伏電源發(fā)電量）；（2)將步驟（1)中的參數(shù)數(shù)據(jù)作為 輸入，步驟（1)中的分布式發(fā)電量歷史數(shù)據(jù)作為輸出，構(gòu)造區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)，并設(shè)置 所述區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)的初始參數(shù)（以光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，初始參數(shù)有光照強(qiáng)度、環(huán) 境溫度、濕度）；（3)訓(xùn)練所述區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)，即將采集到的實時參數(shù)數(shù)據(jù)（以光 伏發(fā)電系統(tǒng)為例，將實時光照強(qiáng)度、實時環(huán)境溫度、實時濕度）作為初始參數(shù)（初始光照強(qiáng) 度，初始環(huán)境溫度，初始濕度）輸入到所構(gòu)造的區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)中，輸出得到分布式 電源發(fā)電量區(qū)間二型模糊預(yù)測集合；(4)構(gòu)建區(qū)間潮流計算模型；（5)將步驟（3)得到的分 布式電源發(fā)電量區(qū)間二型模糊預(yù)測集合作為區(qū)間潮流計算模型初次迭代區(qū)間，得到雅克比 矩陣的區(qū)間擴(kuò)展，根據(jù)Krawczyk-Moore算子定義計算得到Krawczyk-Moore算子，并用所述 Krawczyk-Moore算子和初始迭代區(qū)間求交集，得到新的區(qū)間并將其作為第二次迭代的初始 區(qū)間，然后判斷該區(qū)間寬度是否滿足收斂條件，若滿足收斂條件，則輸出區(qū)間，若不滿足收 斂條件則返回步驟（4)進(jìn)行下一次迭代。
[0006] 步驟（2)中，所述區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)的構(gòu)造方法如下：（2-1)設(shè)計模糊器：模 糊器即通過一個主隸屬度函數(shù)得到模糊區(qū)間，該主隸屬度函數(shù)由上、下隸屬度函數(shù)構(gòu)成，所 述分布式電源發(fā)電量區(qū)間二型模糊預(yù)測集合的主隸屬函數(shù)選取均方差不確定的高斯函數(shù)， 上、下隸屬度函數(shù)如下式所示，模型有三個輸入、一個輸出，
[0007]
[0008]
[0009] 其中，@是輸入精確值，丨σ/，％-丨是均方差變化范圍，K = 1，2···p是輸入維數(shù)， xkG X是系統(tǒng)輸入；
[0010] (2-2)構(gòu)造規(guī)則庫：規(guī)則前、后件都選取分布式電源發(fā)電量區(qū)間二型模糊預(yù)測集 合，主隸屬函數(shù)是均值不確定的高斯函數(shù)，規(guī)則形式如下式：
[0011] IF Xl is 巧 and.......Xi is F- ......and x,, is F1p , then f is '&
[0012] 其中??:是規(guī)則前件集合，y e Y是規(guī)則輸出，沒是后件集合，I = 1，2…M，M是規(guī) 則總數(shù)；
[0013] (2-3)構(gòu)造推理機(jī)：推理過程如下式，參與計算的是分布式電源發(fā)電量區(qū)間二型 模糊預(yù)測集合的上、下隸屬度函數(shù)
[0014]
[0015] 其中：*是t_范數(shù)，取最小算子，時(.ν)、?;(_ν)分別是后件集合的上、下隸屬度函 數(shù)，分別是激活集合的上、下隸屬度函數(shù)，
[0016]
[0017] (2-4)由步驟（2-2)和（2-3)得到此多輸入單輸出多條模糊規(guī)則系統(tǒng)的推理模型 為：
[0018]
[0020] 取η，u，V為分布式發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)數(shù)據(jù)，y為預(yù)測發(fā)電量，,瓦，已參數(shù)數(shù) 據(jù)集合，?;為發(fā)電量集合，馬、範(fàn)、G、在均為分布式電源發(fā)電量區(qū)間二型模糊預(yù)測集 合，其中，由于采用中心集降型法，疾.選為用質(zhì)心所表示的區(qū)間集合，則疾的表達(dá)式可以 寫為下述的一個區(qū)間數(shù)：
[0021] / 1
[0022] (2-5)設(shè)計降型器：采用中心集降型方法，將各規(guī)則發(fā)電量集合用質(zhì)心來代替，然 后求質(zhì)心的加權(quán)平均值，最終得到質(zhì)心區(qū)間，具體表達(dá)式為：
[0023]
[0024] 式中：g欠分別是各規(guī)則發(fā)電量集合質(zhì)心的上、下界，Z'尸分別是激活集合的 上、下界，L、R是閾值。
[0025] 步驟⑷中，所述區(qū)間潮流計算模型的構(gòu)建方法如下：
[0026]
[0027]
[0028] F0)為雅克比矩陣的區(qū)間擴(kuò)展，I代表電壓相角的區(qū)間形式，代表電壓幅值 的區(qū)間形式，込歹代表電壓相角下界上界，込P是電壓幅值的下界上界，g是雅克比矩陣 元素的區(qū)間形式，代表電壓相角對有功的影響，#是雅克比矩陣元素的區(qū)間形式，代表電 壓幅值對有功影響，意:是雅克比矩陣元素的區(qū)間形式，代表電壓相角對無功的影響，f .是 雅克比矩陣元素的區(qū)間形式，代表電壓幅值對無功的影響叢/7.叢IUU:分別是上 述四個雅克比矩陣元素的區(qū)間形式的下界和上界。；
[0029] 以#子陣為例進(jìn)行分析說明，
[0030]
[0031]
[0032] 其中，代表節(jié)點i處，有功功率的偏移量，爸代表節(jié)點i處的電壓相角區(qū)間形 式，_彳代表節(jié)點i處的電壓幅值區(qū)間形式、$代表節(jié)點j處的電壓幅值區(qū)間形式，G lj代表 節(jié)點i、j之間阻抗的實部，民'代表節(jié)點i和節(jié)點j之間相角差的區(qū)間形式，節(jié)點i、j之 間阻抗的虛部，代表節(jié)點j處的電壓相角區(qū)間形式。
[0034]
[0033] 可看出sin &和cos%具有強(qiáng)相關(guān)性，獨(dú)立考慮會增大區(qū)間范圍，因此：
[0035]
[0036]
[0037] 步驟（5)中，一次迭代Krawczyk-Moore算子的計算方法如下：
[0038] 將Xras作為初始區(qū)間X 〇
[0039]
[0040]
[0041] <
[0042]
[0043] I為單位陣，t是自變量的區(qū)間形式，m為取區(qū)間數(shù)中點的中點函數(shù),P1為節(jié)點i處 的有功功率，Q1為節(jié)點i處的無功功率。
[0044] 步驟（5)中，利用Krawcyzk-Moore算子與初始區(qū)間X。求交集，得到新的區(qū)間X 1:
[0045]
[0046] 其中，k代表了迭代次數(shù)，xk+1，Xk分別代表第k+Ι和k次自變量的區(qū)間，K k代表第 k次的K-M算子。
[0047] 步驟（5)中，所述收斂條件為<?-且../+1-彳<0
[0048] 其中，ω代表收斂系數(shù)，分別代表了第k+Ι和k次自變量的區(qū)間上 界和下界。
[0049] 本發(fā)明的有益效果在于：與現(xiàn)有考慮不確定性的潮流計算相比，本發(fā)明所用區(qū)間 量來描述不確定量更切合實際情況，利用區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)來得到初始迭代區(qū)間，避 免了認(rèn)為根據(jù)經(jīng)驗來設(shè)定初始區(qū)間造成的迭代收斂的一系列問題，而且節(jié)約了迭代時間， 更適用于大型系統(tǒng)；Krawczyk-Moore算子的適用，具有全局收斂性，它不僅給出了 一個區(qū) 間解，并且考慮了估計誤差；區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)和區(qū)間迭代法的結(jié)合使用，不僅可以成 功的得到考慮不確定性的潮流計算解，而且解決了區(qū)間迭代法本身的一些缺點，具有較強(qiáng) 的工程實際使用意義。
【附圖說明】
[0050] 圖1為本發(fā)明的基于新能源發(fā)電量區(qū)間預(yù)測的區(qū)間潮流計算方法工作流程圖；
[0051] 圖2為基于區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)的發(fā)電量預(yù)測結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0052] 為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合
【具體實施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0053] 參見圖1，本發(fā)明的一種基于新能源發(fā)電量區(qū)間預(yù)測的區(qū)間潮流計算方法，包括以 下幾個步驟：
[0054] (1)采用多輸入單輸出方式，采集分布式發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)數(shù)據(jù)以及分布式發(fā)電量 歷史數(shù)據(jù)；
[0055] (2)將參數(shù)數(shù)據(jù)作為輸入，發(fā)電量作為輸出，構(gòu)造區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)，設(shè)置系 統(tǒng)的初始參數(shù)；
[0056] (3)訓(xùn)練區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)，將采集到的實時參數(shù)數(shù)據(jù)作為初始參數(shù)輸入到 所構(gòu)造的區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)中，輸出得到分布式電源發(fā)電量區(qū)間二型模糊預(yù)測集合； [0057] (4)構(gòu)建區(qū)間潮流計算模型；
[0058] (5)將步驟（3)得到的分布式電源發(fā)電量區(qū)間二型模糊預(yù)測集合作為區(qū)間潮流計 算模型初次迭代區(qū)間，得到雅克比矩陣的區(qū)間擴(kuò)展，計算得到Krawczyk-Moore算子，并用 Krawczyk-Moore算子和初始區(qū)間求交集，得到新的區(qū)間并將其作為第二次迭代的初始區(qū) 間，判斷該區(qū)間寬度是否滿足收斂條件，若滿足則輸出區(qū)間，若不滿足則返回步驟（4)進(jìn)行 下一次迭代。
[0059] 參見圖2,區(qū)間二型模糊邏輯系統(tǒng)的構(gòu)造方法如下：
[0060] A設(shè)計模糊器：模糊器將輸入精確值轉(zhuǎn)化為區(qū)間二型模糊預(yù)測集合，以充分處理 電力負(fù)荷所具有的強(qiáng)不確定性。區(qū)間二型模糊預(yù)測集合的主隸屬函數(shù)選取均方差不確定的 高斯函數(shù)，上、下隸屬度函數(shù)如下式所示。模型有3個輸入、1個輸出。
[0061]
[0062]
[0063] 其中，是輸入精確值，丨? "I.是均方差變化范圍，K = 1，2···p是輸入維數(shù)。B 構(gòu)造規(guī)則庫：規(guī)則前、后件都選取區(qū)間二型模糊預(yù)測集合，主隸屬函數(shù)是均值不確定的高斯 函數(shù)，規(guī)則形式如下式：
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