一種基于增率變化規(guī)律的光伏電站最大出力過程計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏電站出力特性研究，具體的說是一種基于增率變化規(guī)律的光伏電 站最大出力過程計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏電站的輸出功率受日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度、四季變化等自然氣候條件影響，呈現(xiàn) 一定的隨機(jī)性、間歇性和周期性。由于目前光伏電站接入電網(wǎng)時采用最大發(fā)電原則，其輸出 功率的間歇性和隨機(jī)性對電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定性造成極大影響，因此在電網(wǎng)接入大規(guī)模光伏 電力時，分析光伏電站出力特性具有重要意義。
[0003] 常規(guī)的方法是采用預(yù)報方式來預(yù)測光伏電站出力，目前預(yù)報方法主要分為三類： (a) 直接預(yù)測法，即基于歷史天氣資料和同期光伏發(fā)電資料，采用統(tǒng)計方法進(jìn)行分析建模； (b) 物理模型法中的基于太陽總輻射和光電轉(zhuǎn)換效率原理的預(yù)報；（c)物理模型法中的基于 太陽總輻射和光伏I/V特性曲線的仿真預(yù)報。
[0004] -般的統(tǒng)計預(yù)測方法有線性回歸模型、支持向量機(jī)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，此類方法需 要大量歷史數(shù)據(jù)。物理模型法的預(yù)測精度較高，具有一定物理意義，但是需要建立合適的光 伏電池的轉(zhuǎn)換效率模型或光伏電站原件I/V特性曲線，并且依賴于太陽總輻射的預(yù)報精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于增率變化規(guī)律的光伏電站最大 出力過程計算方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] -、一種基于增率變化規(guī)律的光伏電站最大出力過程計算方法，包括：
[0008] S1以平均波動幅度參數(shù)為衡量指標(biāo)，對光伏電站的各歷史日出力序列進(jìn)行平穩(wěn)度 檢驗，初選出平穩(wěn)度較高的前a%的歷史日出力序列，記為初選序列，a%為經(jīng)驗值；
[0009] S2獲取初選序列對應(yīng)的歷史日出力增率序列，歷史日出力增率序列由各時刻的出 力增率組成，其中t時刻出力增_
[0010] S3以平均波動幅度參數(shù)為衡量指標(biāo)，對歷史日出力增率序列進(jìn)行平穩(wěn)度檢驗，優(yōu) 選出平穩(wěn)度較高的前b%的歷史日出力增率序，記為優(yōu)選序列，b%為經(jīng)驗值；
[0011] S4人工提煉形態(tài)相似的優(yōu)選序列的共性形態(tài)，即典型過程;連接典型過程中曲線 部分的相鄰拐點，獲得由首尾兩段斜率為〇的直線段和中部折線段構(gòu)成的折線型典型過程， 所有折線型典型過程構(gòu)成日最大出力模型；
[0012] S5確定日最大出力模型的時間參數(shù)和形狀參數(shù)，即對各折線型典型過程逐一執(zhí) 行：
[0013] 5.1采用天體運動規(guī)律推求各日的理論日出時間和理論日落時間，計算折線型典 型過程對應(yīng)時期段的理論日出時間和理論日落時間的平均值，并將平均值分別作為該折線 型典型過程中部折線段起點和終點對應(yīng)的時刻；
[0014] 5.2將對應(yīng)優(yōu)選序列時間節(jié)點的平均值分別賦給折線型典型過程對應(yīng)的時間節(jié) 占.
[0015] 5.3分別求解中部折線段各直線段的斜率，具體為:對對應(yīng)優(yōu)選序列中與直線段對 應(yīng)的部分序列分別進(jìn)行線性擬合，得擬合直線的斜率，斜率平均值即直線段的斜率；
[0016] 本步驟中對應(yīng)優(yōu)選序列即當(dāng)前折線型典型過程的對應(yīng)優(yōu)選序列；
[0017] S6逐時段求解折線型典型過程的增率面積，增率面積隨時段變化即光伏電站的日 最大出力過程；
[0018] 上述，Ppv.t和Ppv.t-1分別表示歷史日出力序列t、t-l時刻的出力；Δ t表示t、t-l時 刻間隔的時段長。
[0019] 步驟1具體為：
[0020] 分別計算各歷史日出力序列的平均波動幅度參數(shù)K;
[0021] 按K從小到大對各歷史日出力序列排序；
[0022] 取排名前a%的歷史日出力序列為初選序列，a%為經(jīng)驗值。
[0023] 所述的歷史日出力序列的平均波動幅度參藝
其中，tr和td分 別表示出力起始時間和出力終止時間；Tr為出力時長；Δ Ppv.tiPpv.t-PpvK，Δ Ppv.t表示當(dāng) 前歷史日出力序列t時刻的出力波動幅度;Ppv.t和Ppv.t-1分別表示當(dāng)前歷史日出力序列t時 刻、t-Ι時刻的出力.表示當(dāng)前歷史日出力序列的日出力平均值。
[0024] 步驟S3具體為：
[0025]分別計算各歷史日出力增率序列的平均波動幅度參數(shù)K;
[0026]按K從小到大對各歷史日出力增率序列排序；
[0027]取排名前b%的歷史日出力增率序列為優(yōu)選序列，b%為經(jīng)驗值。
[0028]所述的歷史日出力增率序列的平均波動幅度參數(shù)
其中，tr和td分別表示出力起始時間和出力終止時間;Tr為出力時長;ppvd,t、p Pvd,t-i分別表示 當(dāng)前歷史日出力增率序列t、t_l時刻的出力增率；巧,./為當(dāng)前歷史日出力增率序列的出力 增率平均值。
[0029]子步驟5.1中，采用優(yōu)選序列的實際出力起始時間和實際出力終止時間分別修正 理論日出時間和理論日落時間，計算折線型典型過程對應(yīng)時期段的理論日出時間和理論日 落時間修正后的平均值，并將平均值分別作為該折線型典型過程中部折線段起點和終點對 應(yīng)的時刻；其中，采用優(yōu)選序列的實際出力起始時間和實際出力終止時間分別修正理論日 出時間和理論日落時間具體為：
[0030] 將符合當(dāng)前折線型典型過程的優(yōu)選序列按照日期排序；
[0031] 獲取各優(yōu)選序列的實際出力起始時間和實際出力終止時間，并分別計算各優(yōu)選序 列對應(yīng)日實際出力起始時間和理論日出時間、實際出力終止時間和理論日落時間的偏差， 分別記為日出偏差和日落偏差；
[0032]計算所有優(yōu)選序列的日出偏差和日落偏差的平均值，記為日出時間修正值和日落 時間修正值；
[0033]采用日出時間修正值和日落時間修正值分別修正折線型典型過程對應(yīng)時期段的 理論日出時間和理論日落時間。
[0034]二、一種基于日最大出力過程的日最大出力過程預(yù)測方法，包括：
[0035]步驟1，采用權(quán)利要求1所述的方法獲得日最大出力過程；
[0036]步驟2,根據(jù)全年歷史日出力序列獲得最大出力隨日期的變化，具體為：
[0037] 從1月1日起，以X天為步長將全年歷史日出力序列分為η系列，最后不足X天的歷史 日出力序列單獨為一系列；
[0038] 取各系列中最大出力點《）：其中，X按需人為設(shè)定；為當(dāng)前系列中最 大出力，k為最大出力/Vi,從所對應(yīng)的日期；
[0039] 分析序列，修正跳躍點；
[0040] 采用線性插值法對(心iV+U)序列進(jìn)行擬合，得最大出力隨日期的變化過程；
[0041] 步驟3,根據(jù)氣象預(yù)報確定預(yù)測日對應(yīng)的折線型典型過程，提取該折線型典型過程 對應(yīng)的日最大出力過程;同時，獲得預(yù)測日的理論日出時間和理論日落時間；
[0042]步驟4,根據(jù)步驟4.1獲得的最大出力隨日期的變化過程，獲得預(yù)測日的最大出力， 即日中時刻出力；
[0043]步驟5,將預(yù)測日的理論日出時間、理論日落時間作為出力起始時間和出力終止時 間，將預(yù)測日的出力起始時間、出力終止時間和日中時刻出力代入步驟3提取的日最大出力 過程，得預(yù)測日的日最大出力過程。
[0044]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點：
[0045] 1、本發(fā)明依托于統(tǒng)計學(xué)與天體運動周期性規(guī)律，構(gòu)建了物理機(jī)理明確的基于增率 變化規(guī)律的光伏電站最大出力模型，并提出了一種切實可行簡潔高效的求解方法，對光伏 電站出力特性研究具有一定指導(dǎo)意義。
[0046] 2、本發(fā)明簡潔可靠，便于使用與操作。
【附圖說明】
[0047]圖1為本發(fā)明的流程框圖；
[0048]圖2~5為實施例中的優(yōu)選日出力增率序列；
[0049] 圖6為實施例中第一種單一典型過程示意圖；
[0050] 圖7為實施例中第二種單一典型過程示意圖。
【具體實施方式】
[0051] 下面將結(jié)合實施例（以青海烏蘭光伏電站為例）對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步具體 說明。
[0052] 首先，本發(fā)明基于天體運動周期性規(guī)律與光伏電站出力特性提出了光伏電站日最 大出力過程的概念。
[0053]光伏電站日最大出力過程的定義為:天氣晴朗無云、所有光伏電池正常工作狀態(tài) 下光伏電站的日出力過程。根據(jù)光伏電站日最大出力過程的定義，認(rèn)為一年中某天的光伏 電站最大出力過程即這一天光伏電站的最大可能出力過程，由于天體運動的周期性規(guī)律， 可將光伏電站日最大出力過程視為確定性過程。
[0054]下面基于所定義的光伏電站日最大出力過程計算光伏電站最大出力過程，具體步 驟如下：
[0055] 步驟1，以平均波動幅度參數(shù)K為平穩(wěn)度衡量指標(biāo)，對光伏電站的各歷史日出力序 列進(jìn)行平穩(wěn)度檢驗，初選出高平穩(wěn)度的歷史日出力序列，記為初選序列。
[0056] 采用式(1)分別計算各歷史日出力序列的平均波動幅度參數(shù)