一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳能力评估方法技术

一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳能力评估方法，包括以下步骤：数据获取；利用随机微分方程，生成包含不同光区间相关性以及各光区自相关性的多个非独立正态分布时间序列；根据晴空指数的概率模型计算出不同晴空指数下的太阳辐射强度；S4对步骤S2、S3分别获取的数据进行采样，得到不同光区太阳辐射强度的时间序列；S5根据不同类型光伏阵列的出力公式计算出各光区的光伏电站出力；S6.重复上述步骤，直到模拟次数m等于给定的次数M，求M次计算结果的平均值，选择与平均值差值最小的一组光伏电站出力计算结果作为最终的模拟结果进行输出。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。

A Method for Evaluating the Admission Capability of Photovoltaic Power Generation Based on Meteorological Scene with Irradiation Characteristics

A method for evaluating photovoltaic power generation acceptance capability based on Meteorological scenarios with irradiation characteristics includes the following steps: data acquisition; generation of multiple time series of non-independent normal distribution including the correlation of different light intervals and the autocorrelation of each light area by using stochastic differential equation; calculation of solar radiation intensity under different clear sky indices based on probability model of clear sky indices; and S4 pairs of F2 pairs. The time series of solar radiation intensity in different light areas can be obtained by sampling the data acquired by S3 and S5 respectively; S5 calculates the output of photovoltaic power stations in different light areas according to the output formula of different photovoltaic arrays; S6. Repeat the steps mentioned above until the simulation number m equals the given number M, and find the average value of M times calculation results, and select a group of photovoltaic power stations with the smallest difference from the average value. The results are output as the final simulation results. 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能力评估方法
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能力评估方法。
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能力评估方法，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能力评估方法，包括以下步骤：S1.数据获取，划分N个光区并获取光区的基本信息；S2.利用随机微分方程，生成包含不同光区间相关性以及各光区自相关性的多个非独立正态分布时间序列Xm(t)＝xm1,t,xm2,t,L,xmN,t，其中m表示模拟的次数；S3.根据各光区日类型的概率分布以及不同日类型所对应的最大晴空指数，通过采样得到不同光区的晴空指数时间序列Kth,m(t)＝km1,t,km2,t,L,kmN,t；再根据晴空指数的概率模型计算出不同晴空指数下的太阳辐射强度的CDF，用表示；S4.对步骤S2、步骤S3分别获取的Xm(t)、进行采样，得到不同光区太阳辐射强度的时间序列Im(t)＝im1,t,im2,t,L,imN,t；S5.利用步骤S4获取的Im(t)，根据不同类型光伏阵列的出力公式计算出各光区的光伏电站出力；S6.重复上述步骤，直到模拟次数m等于给定的次数M，求M次计算结果的平均值PAV(t)，选择与平均值PAV(t)差值最小的一组光伏电站出力计算结果作为最终的模拟结果P(t)进行输出。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能力评估方法，所述步骤S1中的光区基本信息包括包括光区的地理信息、太阳辐射强度的自相关系数、晴空指数概率模型的基本参数。如上所述的一种基于辐照特性气象场景的光伏发电接纳能力评估方法，所述步骤S5中光伏阵列类型由光伏电站基本信息数据提供。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、太阳能光伏出力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是本专利技术方法的流程图；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。针对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任意时刻的太阳辐照强度，从而计算出光伏预测出力的上限值；对于光伏出力的随机部分，提出光伏遮挡因子的概念，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，从而得到光伏出力的随机部分模拟值。通过叠加确定性与随机性部分的结果，从而生成光伏系统的出力时间序列。光伏出力模拟的关键在于对I0t、kt、Rt和T的模拟。水平面无遮挡光照I0t与太阳能光伏板地理位置以及季节与日内时刻等有关，可由全球太本文档来自技高网...

【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能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.数据获取，划分N个光区并获取光区的基本信息；S2.利用随机微分方程，生成包含不同光区间相关性以及各光区自相关性的多个非独立正态分布时间序列Xm(t)＝xm1,t,xm2,t,…,xmN,t，其中m表示模拟的次数；S3.根据各光区日类型的概率分布以及不同日类型所对应的最大晴空指数，通过采样得到不同光区的晴空指数时间序列Kth,m(t)＝km1,t,km2,t,…,kmN,t；再根据晴空指数的概率模型计算出不同晴空指数下的太阳辐射强度，用

【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能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.数据获取，划分N个光区并获取光区的基本信息；S2.利用随机微分方程，生成包含不同光区间相关性以及各光区自相关性的多个非独立正态分布时间序列Xm(t)＝xm1,t,xm2,t,…,xmN,t，其中m表示模拟的次数；S3.根据各光区日类型的概率分布以及不同日类型所对应的最大晴空指数，通过采样得到不同光区的晴空指数时间序列Kth,m(t)＝km1,t,km2,t,…,kmN,t；再根据晴空指数的概率模型计算出不同晴空指数下的太阳辐射强度，用表示；S4.对步骤S2、步骤S3分别获取的Xm(t)、进行采样，得到不同光区太阳辐射强度的时间序列Im(t)＝im1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：田鑫，李雪亮，吴健，李琨，曾军，赵龙，王艳，郑志杰，张杰，牟宏，汪湲，高效海，张丽娜，张玉跃，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