考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法及系统，包括：划分天气类型；根据光伏电站历史出力的实际值和预测值，按照K种天气类型计算每一天气类型下光伏电站的时间相关系数以及空间相关系数；对第k类天气类型的光伏出力最大预测误差进行估计；分别计算目标配电网系统供电区域内所有光伏电站的总出力预测误差最大值和标配电网系统的实际最大发电负荷；进而计算目标配电网系统的负荷备用容量。本发明专利技术有益效果：相较于现有技术，本发明专利技术不仅能详尽地描述光伏出力预测误差的统计分布情况，在提高计算结果准确度的前提下更能够减少繁复的预测误差统计工作。

【技术实现步骤摘要】
考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法及系统
本专利技术涉及电力系统配电网运行领域
，特别涉及一种考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法及系统。
技术介绍
光伏发电备受世界各国的青睐，被誉为是理想的发电能源。我国大部分地区位于北温带与亚热带，全国年日照时间高达2300小时以上的地区占我国领土总面积的2/3，太阳能资源相当充裕，对其进行开发利用将缓解我国能源紧缺的问题，有利于促进我国可持续发展战略的实施，也有利于提升人们的生活质量。但由于光伏发电具有较强的随机性，不确定性以及难以调度的特点，且其输出功率的精准预测也相当困难。因此，气象因素、地理因素及负荷因素对光伏发电在并网后对系统的安全运行和供电可靠性造成直接影响。为保证电网可靠运行，大量不确定性光伏功率的注入必然需要电力系统留取更多的旋转备用容量，但却降低了系统运行的经济性。合理配置备用能够减小系统的运行成本，降低光伏并网后引起的运行风险。研究系统负荷备用问题，寻找符合实际的含新能源系统负荷备用的配置方法，不但能够丰富和发展电力系统运行调度理论，而且能够协调电力系统运行过程中的安全性与经济性，对推进节能减排工作以及提高资源的利用率都有重要的价值与意义。目前，对于光伏接入的配电网系统的负荷备用容量的估计一般遵从预测误差的3倍标准差法，但这种方法的应用结果与实际需求相比显示有较大冗余，对发电资源造成浪费。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述问题，以提高电力系统运行的稳定性和安全性为目的，公开了一种考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法及系统，能详尽地描述光伏出力预测误差的统计分布情况，在提高计算结果准确度的前提下更能够减少繁复的预测误差统计工作。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一目的是公开一种考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法，包括：划分天气类型；根据光伏电站历史出力的实际值和预测值，按照K种天气类型计算每一天气类型下光伏电站的时间相关系数以及不同光伏电站的空间相关系数；分别将第k类天气类型的光伏电站历史实际出力数据和历史预测出力数据代入正态分布的极大似然参数估计数学模型，对第k类天气类型的光伏出力最大预测误差进行估计；分别计算目标配电网系统供电区域内所有光伏电站的总出力预测误差最大值和标配电网系统的实际最大发电负荷；进而计算目标配电网系统的负荷备用容量。进一步地，所述按照K种天气类型计算每一天气类型下光伏电站的时间相关系数具体为：其中，xm、ym分别为第K类天气时光伏电站的历史实际出力数据变量和历史预测出力数据变量，其各自属于光伏电站的历史实际出力数据X＝{x1,x2,...,xM}和历史预测出力数据Y＝{y1,y2,...,yM}中的单一元素；分别是第K类天气时光伏电站的历史实际出力数据X的均值和历史预测出力数据Y均值。进一步地，所述计算不同光伏电站的空间相关系数具体为：其中，分别为光伏电站i、j的历史实际出力数据变量，其各自属于光伏电站i、j的历史实际出力数据和中的单一元素。进一步地，所述对第k类天气类型的光伏出力最大预测误差进行估计具体为：分别将第k类天气类型的光伏电站历史实际出力数据和历史预测出力数据代入正态分布的极大似然参数估计数学模型，得到相应的期望值和方差；计算第K类天气类型时的光伏电站预测误差分布的参数；所述光伏电站预测误差为光伏电站历史实际出力数据与光伏电站历史实际出力数据的差值；针对任意目标周期的K类天气类型的出现频率进行百分比统计得到先验概率，得到每一天气类型的光伏电站预测误差的条件概率分布，通过混合高斯模型计算得到光伏电站的预测误差概率概率分布函数p(Z)；对p(Z)作单边傅里叶变换，求其设定置信水平的置信区间边界值得到光伏出力最大预测误差。进一步地，所述计算第K类天气类型时的光伏电站预测误差分布的参数时，光伏电站历史实际出力数据Xk和历史预测出力数据Yk的协方差为：其中，为光伏电站历史实际出力数据Xk的方差，为光伏电站历史预测出力数据Yk的方差，corr(Xk,Yk)为光伏电站的时间相关系数。进一步地，所述计算目标配电网系统供电区域内所有光伏电站的总出力预测误差最大值，具体为：其中，为第i个光伏电站的出力预测误差最大值；ρi,j为光伏电站i、j间出力预测误差的空间相关系数，且0≤ρi,j≤1；N为地区范围内的光伏电站总数。进一步地，所述计算目标配电网系统的实际最大发电负荷，具体为：其中，为地区系统的最大负荷，为地区配电网系统的联络线最大功率，KLoss为光伏接入后的配网系统网损率，KG为地区传统能源类型发电厂的厂用电率；为地区系统内光伏电站的总期望出力值，即所有光伏电站实际出力概率分布的期望值之和。进一步地，所述计算目标配电网系统的负荷备用容量，具体为：其中，l％为负荷备用比例，为目标配电网系统的实际最大发电负荷，为目标配电网系统供电区域内所有光伏电站的总出力预测误差最大值。本专利技术的第二目的是公开一种考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算系统，包括服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：划分天气类型；根据光伏电站历史出力的实际值和预测值，按照K种天气类型计算每一天气类型下光伏电站的时间相关系数以及空间相关系数；分别将第k类天气类型的光伏电站历史实际出力数据和历史预测出力数据代入正态分布的极大似然参数估计数学模型，对第k类天气类型的光伏出力最大预测误差进行估计；分别计算目标配电网系统供电区域内所有光伏电站的总出力预测误差最大值和标配电网系统的实际最大发电负荷；进而计算目标配电网系统的负荷备用容量。本专利技术的第三目的是公开一种一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时执行以下步骤：划分天气类型；根据光伏电站历史出力的实际值和预测值，按照K种天气类型计算每一天气类型下光伏电站的时间相关系数以及空间相关系数；分别将第k类天气类型的光伏电站历史实际出力数据和历史预测出力数据代入正态分布的极大似然参数估计数学模型，对第k类天气类型的光伏出力最大预测误差进行估计；分别计算目标配电网系统供电区域内所有光伏电站的总出力预测误差最大值和标配电网系统的实际最大发电负荷；进而计算目标配电网系统的负荷备用容量。本专利技术的有益效果为：相较于现有技术，本专利技术不仅能详尽地描述光伏出力预测误差的统计分布情况，在提高计算结果准确度的前提下更能够减少繁复的预测误差统计工作。最后将该方法流程应用于求解实际的配电网系统负荷备用容量，结果对比验证了本专利技术方法的可行性和优越性。本专利技术方法的计算结果相较于3倍标准差法更加贴近实际的日最大等效负荷误差值，且统计周期内的最大等效负荷误差的最大值即本文方法的计算结果。由于本专利技术方法考虑了天气情况对光伏出力预测误差的影响，以及不同统计周期的气象显现频率，因此本专利技术方法计算结果与实际统计结果间误差更小。并且本专利技术方法在考虑了同一时间段不同地理位置的光伏出力差别特性的基础上，修正研究目标整体的最大出力预测误差，从而另结果更加精确。附图说明图1示出了本专利技术考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算的求解流程图；图2示出了本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法，其特征在于，包括：划分天气类型；根据光伏电站历史出力的实际值和预测值，按照K种天气类型计算每一天气类型下光伏电站的时间相关系数以及不同光伏电站的空间相关系数；分别将第k类天气类型的光伏电站历史实际出力数据和历史预测出力数据代入正态分布的极大似然参数估计数学模型，对第k类天气类型的光伏出力最大预测误差进行估计；分别计算目标配电网系统供电区域内所有光伏电站的总出力预测误差最大值和标配电网系统的实际最大发电负荷；进而计算目标配电网系统的负荷备用容量。

【技术特征摘要】
1.考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法，其特征在于，包括：划分天气类型；根据光伏电站历史出力的实际值和预测值，按照K种天气类型计算每一天气类型下光伏电站的时间相关系数以及不同光伏电站的空间相关系数；分别将第k类天气类型的光伏电站历史实际出力数据和历史预测出力数据代入正态分布的极大似然参数估计数学模型，对第k类天气类型的光伏出力最大预测误差进行估计；分别计算目标配电网系统供电区域内所有光伏电站的总出力预测误差最大值和标配电网系统的实际最大发电负荷；进而计算目标配电网系统的负荷备用容量。2.如权利要求1所述的考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法，其特征在于，所述按照K种天气类型计算每一天气类型下光伏电站的时间相关系数具体为：其中，xm、ym分别为第K类天气时光伏电站的历史实际出力数据变量和历史预测出力数据变量，其各自属于光伏电站的历史实际出力数据X＝{x1,x2,...,xM}和历史预测出力数据Y＝{y1,y2,...,yM}中的单一元素；分别是第K类天气时光伏电站的历史实际出力数据X的均值和历史预测出力数据Y均值。3.如权利要求1所述的考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法，其特征在于，所述计算不同光伏电站的空间相关系数具体为：其中，分别为光伏电站i、j的历史实际出力数据变量，其各自属于光伏电站i、j的历史实际出力数据和中的单一元素；M为光伏电站i或j的历史实际出力数据个数。4.如权利要求1所述的考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法，其特征在于，所述对第k类天气类型的光伏出力最大预测误差进行估计具体为：分别将第k类天气类型的光伏电站历史实际出力数据和历史预测出力数据代入正态分布的极大似然参数估计数学模型，得到相应的期望值和方差；计算第K类天气类型时的光伏电站预测误差分布的参数；所述光伏电站预测误差为光伏电站历史实际出力数据与光伏电站历史实际出力数据的差值；针对任意目标周期的K类天气类型的出现频率进行百分比统计，得到每一天气类型的光伏电站预测误差的条件概率分布，通过混合高斯模型计算得到光伏电站的预测误差概率概率分布函数p(Z)；对p(Z)作单边傅里叶变换，求其设定置信水平的置信区间边界值得到光伏出力最大预测误差。5.如权利要求4所述的考虑光伏时空分布规律的配电网系统负荷备用容量计算方法，其特征在于，所述计算第K类天气类型时的光伏电站预测误差分布的参数时，光伏电站历史实际出力数据Xk和历史预测出力数据Yk的协方差为：其中，为光伏电站历史实际出力数据Xk的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，张涛，李先栋，许强，贾轩，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司聊城供电公司，
类型：发明
国别省市：山东,37