基于转移概率矩阵的新能源出力水平评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于转移概率矩阵的新能源出力水平评估方法包括：获取预定时间段内每隔预定时间间隔的新能源出力原始数据；通过将原始数据划分在互不重叠的M个出力范围内，将新能源出力归类成M个出力水平；根据原始数据，通过计算第i个出力水平在经过预定时间间隔后变为第j个出力水平的转移概率p

【技术实现步骤摘要】
基于转移概率矩阵的新能源出力水平评估方法
本专利技术涉及新能源电站
，尤其涉及一种基于转移概率矩阵的新能源出力水平评估方法。
技术介绍
随着全球经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展的要求，新能源发电技术顺势而生。目前新能源发电技术主要包括风力发电和光伏发电。风力发电利用风能发电，风能是一种可再生能源且绿色环保，利用风能发电有利于全球经济可持续发展。光伏发电利用太阳能发电，太阳能对于人类来说是一种近乎取之不尽的能源，利用太阳能发电也同样有利于全球经济可持续发展。我国国土面积辽阔，风能资源和太阳能资源丰富。在全球大力开发新能源发电的大流下，我国的风电发电和光伏发电也迅速发展。我国局部地区电网的风电渗透率已经超过了20％。随着风电技术的日趋成熟，风电成本越来越低，我国并网大容量风电机组得到迅速发展，可以与传统的同步发电机组一起并网使用。风电和光伏发电从发电属性上决定了两者出力具有间歇性、随机性和波动性，当大规模风电和光伏电并入电网以后，由于风力发电与光伏发电受到地理位置和季节因素等多种自然因素的影响而具有强烈的随机波动性，给电网系统的安全稳定运行带来了不小的冲击。风力发电与光伏发电这种发电出力的不确定性也给电网带来许多调度运行上的困难，不仅增大了电力系统的调峰压力，而且降低了电力系统运行的可靠性。现有的风电并网调度优化主要体现在两个方面：一是建立较为精确的风电或光伏出力模型，依靠模型来调度系统；二是配置合理的系统备用容量，大规模风电或光伏发电接入导致系统等效负荷峰谷差变大，加剧了对系统调峰的难度，为了保证系统能够安全可靠运行，必须预留足够的备用容量。然而现有技术中选取的风电或光伏出力模型都较为简单，与实际风电出力或光伏发电出力有很大偏差，调度系统时可靠性差。另外，在许多优化模型中将风电或光伏发电总量的一定百分比作为附加备用容量来应对风电或光伏发电随机变化特性，但是这种确定性的调度方法没有对风电或光伏发电的不确定性给予统计分析，实际上只有预留100％的风电或光伏发电容量水平的备用才能够确保系统绝对安全，降低了新能源利用率。
技术实现思路
本申请提供了一种基于转移概率矩阵的新能源出力水平评估方法，使用新能源出力的历史实际数据来计算出新能源出力水平转移概率矩阵，利用新能源出力水平转移概率矩阵快速对新能源出力水平转移范围及相应概率进行评估，新能源出力水平转移概率矩阵源自于实际的新能源出力数据，能在充分考虑新能源出力随机性、波动性的前提下帮助电网运行调度人员更加直观、全面地认识新能源发电状况，从而合理制定开、停机计划，优化备用容量，提高电网运行的经济性和可靠性。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种基于转移概率矩阵的新能源出力水平评估方法，包括：步骤1，获取预定时间段内每隔预定时间间隔的新能源出力原始数据；步骤2，通过将所述新能源出力原始数据划分在互不重叠的M个出力范围内，将新能源出力归类成M个出力水平，M为大于3的整数；步骤3，根据所述新能源出力原始数据，通过计算第i个出力水平在经过所述预定时间间隔后变为第j个出力水平的转移概率pij，得出与所述预定时间间隔相关的出力水平转移概率矩阵P，其中，1≤i≤M，1≤j≤M，i、j均为整数；步骤4，判断所述出力水平转移概率矩阵P是否满足转移概率约束条件：0≤pij≤1(1)步骤5，如果所述出力水平转移概率矩阵P不满足式(1)或式(2)，则检查新能源出力原始数据的有效性和转移概率计算的准确性；步骤6，如果所述出力水平转移概率矩阵P同时满足式(1)和式(2)，通过在所述出力水平转移概率矩阵P中判断出力水平自状态转移的概率是否大于转移至其他状态的概率，来评估新能源出力水平的状态保持能力，以及利用所述出力水平转移概率矩阵P确定新能源出力水平的出力转移范围，来评估新能源出力水平的波动范围。根据本专利技术的一个实施例，步骤2可以包括：步骤21，获取所述新能源出力原始数据的最大值，将所述新能源出力原始数据全部转换为相对于所述最大值的百分数；步骤22，选取百分数间隔δ，将所述百分数划分成互不重叠的M个百分数范围作为所述M个出力范围：[0,0.5δ)，[0.5δ,1.5δ)，[1.5δ,2.5δ)，…，[0.5δ+(i-2)×δ,1.5δ+(i-2)×δ)，…，[1-0.5δ,1]，其中，i＝2,3,…,M-1，M＝[1/δ]+1；步骤23，根据所述M个百分数范围，根据下式(3)、(4)和(5)将所述新能源出力原始数据划分成M个出力水平P1、…、Pi、…、PM，P1＝{Pymd(t)|0≤Pymd(t)＜0.5δ}(i＝1)(3)Pi＝{Pymd(t)|0.5δ+(i-2)δ≤Pymd(t)＜1.5δ+(i-2)δ}(i＝2,3,…,M-1)(4)PM＝{Pymd(t)|1-0.5δ≤Pymd(t)≤1}(i＝M)(5)其中，Pymd(t)表示新能源在y年m月d日t时刻的出力，P1、Pi、PM表示各出力水平中所包含的全部新能源出力的集合。根据本专利技术的一个实施例，步骤3可以包括：步骤31，统计第i个出力水平Pi中的全部新能源出力的总数目Ni；步骤32，统计第i个出力水平Pi在经过所述预定时间间隔之后变为第j个出力水平Pj的次数Nij；步骤33，计算得出第i个出力水平Pi在所述预定时间间隔后变为第j个出力水平Pj的转移概率pij，所述pij＝Nij/Ni。根据本专利技术的一个实施例，步骤6可以包括：步骤61，在所述出力水平转移概率矩阵P之中，判断出力水平自状态转移的概率是否大于转移至其他状态的概率，如果出力水平自状态转移的概率大于转移至其他状态的概率，则评定新能源出力水平具有显著的状态保持能力，反之则评定新能源出力水平不具有显著的状态保持能力；步骤62，在所述出力水平转移概率矩阵P之中，确定新能源出力水平的出力转移范围，转移范围大则评定出力水平波动范围大，出力水平不确定性越大，反之则评定出力水平波动范围小，出力水平不确定性越小。根据本专利技术的一个实施例，步骤61可以包括：步骤611，判断所述出力水平转移概率矩阵P中对角线上的元素pii是否比同一行的其他元素pij大：pii≥piji,j∈M,i≠j(6)；步骤612，如果式(6)成立，则评定第i个出力水平具有显著的状态保持能力；如果式(6)不成立，则评定第i个出力水平不具有显著的状态保持能力。根据本专利技术的一个实施例，步骤62可以包括：步骤621，为第i个出力水平预先设置转移概率最小值pimin，在所述出力水平转移概率矩阵P中的第i行，逐一判断所述第i行的每个元素是否大于或等于所述转移概率最小值pimin：pij≥pi.mini,j∈M(7)；步骤622，在所述第i行中，将所有满足式(7)的元素的集合作为所述第i个出力水平的出力转移范围；步骤623，如果所述第i个出力水平的出力转移范围大，则评定第i个出力水平的波动范围大，第i个出力水平的不确定性大，反之则评定第i个出力水平的波动范围小，第i个出力水平的不确定性小。根据本专利技术的一个实施例，百分数间隔δ可为1％、2％、5％、10％或20％。根据本专利技术的一个实施例，预定时间段被平均分成多个预定时间间隔。根据本专利技术的一个实施例，预定时间段可为数年、数月、数季度，预定时间间隔为数分钟或数个小时。根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于转移概率矩阵的新能源出力水平评估方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，获取预定时间段内每隔预定时间间隔的新能源出力原始数据；步骤2，通过将所述新能源出力原始数据划分在互不重叠的M个出力范围内，将新能源出力归类成M个出力水平，M为大于3的整数；步骤3，根据所述新能源出力原始数据，通过计算第i个出力水平在经过所述预定时间间隔后变为第j个出力水平的转移概率p

【技术特征摘要】
1.一种基于转移概率矩阵的新能源出力水平评估方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，获取预定时间段内每隔预定时间间隔的新能源出力原始数据；步骤2，通过将所述新能源出力原始数据划分在互不重叠的M个出力范围内，将新能源出力归类成M个出力水平，M为大于3的整数；步骤3，根据所述新能源出力原始数据，通过计算第i个出力水平在经过所述预定时间间隔后变为第j个出力水平的转移概率pij，得出与所述预定时间间隔相关的出力水平转移概率矩阵P，其中，1≤i≤M，1≤j≤M，i、j均为整数；步骤4，判断所述出力水平转移概率矩阵P是否满足转移概率约束条件：0≤pij≤1(1)步骤5，如果所述出力水平转移概率矩阵P不满足式(1)或式(2)，则检查所述新能源出力原始数据的有效性和转移概率计算的准确性；步骤6，如果所述出力水平转移概率矩阵P同时满足式(1)和式(2)，通过在所述出力水平转移概率矩阵P中判断出力水平自状态转移的概率是否大于转移至其他状态的概率，来评估新能源出力水平的状态保持能力，以及利用所述出力水平转移概率矩阵P确定新能源出力水平的出力转移范围，来评估新能源出力水平的波动范围。2.根据权利要求1所述的基于转移概率矩阵的新能源出力水平评估方法，其特征在于，步骤2包括：步骤21，获取所述新能源出力原始数据的最大值，将所述新能源出力原始数据全部转换为相对于所述最大值的百分数；步骤22，选取百分数间隔δ，将所述百分数划分成互不重叠的M个百分数范围作为所述M个出力范围：[0,0.5δ)，[0.5δ,1.5δ)，[1.5δ,2.5δ)，…，[0.5δ+(i-2)×δ,1.5δ+(i-2)×δ)，…，[1-0.5δ,1]，其中，i＝2,3,…,M-1，M＝[1/δ]+1；步骤23，根据所述M个百分数范围，根据下式(3)、(4)和(5)将所述新能源出力原始数据划分成M个出力水平P1、…、Pi、…、PM，P1＝{Pymd(t)|0≤Pymd(t)＜0.5δ}(i＝1)(3)Pi＝{Pymd(t)|0.5δ+(i-2)δ≤Pymd(t)＜1.5δ+(i-2)δ}(i＝2,3,…,M-1)(4)PM＝{Pymd(t)|1-0.5δ≤Pymd(t)≤1}(i＝M)(5)其中，Pymd(t)表示新能源在y年m月d日t时刻的出力，P1、Pi、PM表示各出力水平中所包含的全部新能源出力的集合。3.根据权利要求2所述的基于转移概率矩阵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文玺，娄素华，刘宝林，吴耀武，吴志明，吕梦璇，邓婷婷，范臻，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：云南,53