一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型制造技术

一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，根据太阳能光伏系统的运行数据，分析和获得光伏出力的分布特性与随机特性，并对太阳能光伏出力的确定性部分与随机性部分分开建模；太阳能光伏出力的确定部分，通过建立全球太阳辐射模型，模拟出无遮挡情况下地球上任意地点、时刻的太阳辐照强度，计算出光伏预测出力的上限值；太阳能光伏出力的随机部分，利用光伏遮挡因子对光伏发电随机性部分进行建模，建立光伏遮挡因子的概率分布模型，得到光伏出力的随机部分模拟值，然后通过叠加确定性与随机性部分的结果，生成太阳能光伏系统的出力时间序列。本发明专利技术用于解决大规模新能源并网下电网运行不确定性问题，提高电网运行能力和效果。

An Acceptance Assessment Model for Photovoltaic Power Generation Based on Meteorological Scene with Irradiation Characteristics

A photovoltaic power generation acceptance evaluation model based on Meteorological scene of irradiation characteristics is proposed. According to the operation data of solar photovoltaic system, the distribution and random characteristics of photovoltaic output are analyzed and obtained. The deterministic and stochastic parts of solar photovoltaic output are modeled separately. The deterministic part of solar photovoltaic output is modeled by establishing a global solar radiation model to simulate the unshielded part. The upper limit of the predicted photovoltaic output is calculated by calculating the solar irradiation intensity at any place and time on the earth in the case of blocking. The stochastic part of the photovoltaic output is modeled by using the photovoltaic blocking factor, and the probability distribution model of the photovoltaic blocking factor is established. The stochastic part of the simulated value of the photovoltaic output is obtained, and then the deterministic and stochastic part is superposed. The output time series of solar photovoltaic system is generated. The invention is used to solve the uncertainties of power grid operation under large-scale new energy grid connection, and to improve the power grid operation capacity and effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型
本专利技术涉及电力运行
，尤其涉及一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型。
技术介绍
随着我国新能源的飞速发展，新能源出力的随机性和间隙性给电力系统的运行与规划带来了较大的影响。由于新能源出力存在一定的随机性、波动性与不确定性，大规模新能源发电并网将对电力系统的电源出力结构、运行形态、运行的节能性与经济性等方面具有显著影响：1)当大规模新能源并网接入后，系统不仅在负荷侧存在不确定性，而且在发电侧也存在不确定性。因此，调度运行中需要留取更多的备用应对新能源出力的不确定性。2)风电、太阳能光伏发电等可再生新能源的出力取决于天气情况，在调度运行中无法像常规机组一样可控，这给系统的调度运行带来诸多挑战，包括对机组启停的影响、对系统调峰容量与调峰能力的需求、以及需要不同类型机组之间的协调配合等。3)由于目前可再生能源出力预测精度较低，可再生能源的随机性与不可控性为系统调度运行带来诸多不确定因素，在客观上要求调度计划更加灵活，能够包容可再生能源多种出力可能性。尤其是受系统调峰能力不足、跨区间联网交换容量限制等因素限制，我国“三北”地区“弃风”电量加大现象越来越严重，新能源接纳问题日益突出。目前，电力系统运行模拟结果无法与电网规划中潮流计算有效衔接，潮流计算一般应用夏大、夏小、冬大、冬小四个典型方式，没有真实反映新能源消纳导致的电网输电通道或断面重载，电网规划工作精细化水平亟待提高，需要在电网规划方案拟定、安全稳定校核阶段，充分考虑新能源随机出力特点，提高电网规划工作的针对性。随着我国跨区电网互联规模扩大、电网结构日趋复杂以及新能源快速发展，多形态电源运行方式对电网运行方式的影响将变得更加复杂多样，仅针对典型运行方式的评估与分析无法满足电力系统规划分析的要求，传统的人工决策方式难以适应新能源接入带来的不确定性分析要求，需要以电力系统精细化运行模拟技术为基础的电网运行关键技术。目前考虑大规模新能源并网的运行模拟研究中存在以下问题：(1)缺乏基于时序负荷曲线的时序运行模拟评估手段。相比传统基于持续负荷曲线的随机生产模拟，考虑时序负荷特性、考虑新能源随机特性与电网约束的时序运行模拟模型与方法，能够考虑系统的调峰约束、备用约束、电网约束等实际调度运行需求，深入评估系统规划方案在调度运行层面的合理性。(2)目前的研究主要针对典型或极端的运行场景，难以考虑新能源出力的不确定性与波动性，需要研究能够考虑电网运行形态多样性，全面评估电力规划方案的经济性、可靠性和合理性的运行模拟技术，实现考虑多类型电源、多区域新能源消纳的协调运行方式、逐日小时级的精细化模拟。充分利用新能源发电，不仅是电力系统优化调度的重要项目，也是我国能源发展战略的重要组成部分。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，用于解决大规模新能源并网下电网运行不确定性问题，提高电网运行能力、提高电网运行、规划效果，从而缓解当前新能源消纳不足的问题，对于我国可再生能源发展以及实施节能减排与低碳发展战略起到重要促进作用。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，根据太阳能光伏系统的运行数据，分析和获得光伏出力的分布特性与随机特性，并对太阳能光伏出力的确定性部分与随机性部分分开建模；所述太阳能光伏出力的确定部分，通过建立全球太阳辐射模型，模拟出无任何遮挡情况下地球上任意地点、时刻的太阳辐照强度，计算出光伏预测出力的上限值；所述太阳能光伏出力的随机部分，利用光伏遮挡因子对光伏发电随机性部分进行建模，建立光伏遮挡因子的概率分布模型，得到光伏出力的随机部分模拟值，然后通过叠加确定性与随机性部分的结果，生成太阳能光伏系统的出力时间序列。为进一步实现本专利技术的目的，还可以采用以下技术方案：如上所述的一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，所述太阳能光伏出力的确定部分通过以下公式获得：式中，It表示不考虑任何遮挡情况下的太阳辐照强度，该值仅与所在区域的经纬度以及时间有关。如上所述的一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，所述太阳能光伏出力的随机部分通过以下公式获得：Pc,t-Pt，式中，Pt表示t时刻太阳能电池板的出力，Pc,t表示太阳能光伏出力的确定部分。如上所述的所述的一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，所述t时刻太阳能电池板的出力Pt可以利用如下公式进行求解：其中，Pstc表示太阳能电池板的额定出力，I(Rt,kt,I0t)表示考虑太阳辐照、晴空指数以及光伏板跟踪类型等因素后光伏板上的总辐照，Istc表示标准条件下的太阳辐射强度，为1000W/m2，Tstc为25℃，I0t代表大气层外平面太阳辐照，kt为晴空指数，定义为地表平面总辐射It与大气层外平面太阳辐射强度I0t之间的比值：kt＝It/I0t，It为第t时段地表平面的辐照强度，Rt表示第t时段倾斜面上的太阳辐射强度与地表平面的总辐照强度的比值，T代表大气度，αT是太阳能电池板的功率温度系数。如上所述的一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，所述光伏出力遮挡因子ηt通过以下公式获得：通过光伏出力遮挡因子ηt掌握阴影、云层遮挡、天气变化以及温度对太阳能光伏出力的确定部分Pc,t影响因素。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的方法考虑了太阳能光伏出力的分布特性、波动特性、季特性、日特性以及空间相关性，同时计及风太阳能光伏元件的功率特性以及随机停运，能够得到符合历史数据随机特征的风速时间序列，有利于在电网运行与规划中获得高质量、完整的太阳能光伏出力数据。2、本专利技术考虑时序负荷特性、风电场随机特性与电网约束的时序运行模拟模型与方法，能够考虑系统的调峰约束、备用约束、电网约束等实际调度运行需求，深入评估电网系统规划方案在调度运行层面的合理性。3、综合考虑新能源出力的不确定性与波动性，需要研究能够考虑电网运行形态多样性，实现考虑多类型电源、多区域新能源消纳的协调运行方式、逐日小时级的精细化模拟。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。图1是本专利技术的流程图；图2是山东省太阳能资源分布图；图3是山东省太阳能年均总辐射分布图；图4是山东省太阳能年均日照时数分布图；图5是济南市年均有效利用小时数月变化图；图6是济南市年均总辐射月变化图；图7是山东省光伏电站分区图；图8是山东省太阳能光伏全年出力图(预测2025年)；图9是山东省太阳能光伏总出力时序曲线与持续曲线图(预测2025年)；图10是山东省光伏模拟总出力概率密度分布图(预测2025年)；图11是山东省光伏总出力分布热图(预测2025年)；图12是山东省光伏模拟结果统计月特性(预测2025年)。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。如图1-图12所示，本实施例一种根据实际的光伏系统的运行数据分析光伏出力的分布特性与随机特性，对太阳能光伏出力的确定性部分与随机性部分分开建模。针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，其特征在于，根据太阳能光伏系统的运行数据，分析和获得光伏出力的分布特性与随机特性，并对太阳能光伏出力的确定性部分与随机性部分分开建模；所述太阳能光伏出力的确定部分，通过建立全球太阳辐射模型，模拟出无任何遮挡情况下地球上任意地点、时刻的太阳辐照强度，计算出光伏预测出力的上限值；所述太阳能光伏出力的随机部分，利用光伏遮挡因子对光伏发电随机性部分进行建模，建立光伏遮挡因子的概率分布模型，得到光伏出力的随机部分模拟值，然后通过叠加确定性与随机性部分的结果，生成太阳能光伏系统的出力时间序列。

【技术特征摘要】
1.一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，其特征在于，根据太阳能光伏系统的运行数据，分析和获得光伏出力的分布特性与随机特性，并对太阳能光伏出力的确定性部分与随机性部分分开建模；所述太阳能光伏出力的确定部分，通过建立全球太阳辐射模型，模拟出无任何遮挡情况下地球上任意地点、时刻的太阳辐照强度，计算出光伏预测出力的上限值；所述太阳能光伏出力的随机部分，利用光伏遮挡因子对光伏发电随机性部分进行建模，建立光伏遮挡因子的概率分布模型，得到光伏出力的随机部分模拟值，然后通过叠加确定性与随机性部分的结果，生成太阳能光伏系统的出力时间序列。2.根据权利要求1所述的一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，其特征在于，所述太阳能光伏出力的确定部分通过以下公式获得：式中，It表示不考虑任何遮挡情况下的太阳辐照强度，该值仅与所在区域的经纬度以及时间有关。3.根据权利要求2所述的一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳评估模型，其特征在于，所述太阳能光伏出力的随机部分通过以下公式获得：Pc,t-Pt，式中，Pt表示t时刻太阳能...

【专利技术属性】
技术研发人员：田鑫，李雪亮，吴健，贾善杰，李勃，赵龙，王艳，郑志杰，张杰，牟宏，汪湲，高效海，张丽娜，张玉跃，高晓楠，付一木，魏鑫，袁振华，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司经济技术研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37