一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法及系统技术方案

本公开提出了一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，包括：获取多风电场的原始出力数据，计算各风电场出力的边缘分布；基于Copula函数和上述各自的边缘分布建立多风电场出力的联合分布函数；对联合分布函数进行随机抽样，得到考虑多风电场空间相关性的初始出力场景；考虑多风电场原始出力样本中的时间相关性，对初始出力场景进行时序重构，进而生成考虑时空相关性的多风电场出力场景。本方法采用时序重构技术，对初始场景进行重构，进行更为准确的预测且计算效率较目前方法也有所提高，进而为电力系统运行模拟及规划提供更为精确的基础数据。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法及系统
本公开属于风电
，尤其涉及一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着可再生能源的并网，可再生能源发电固有的随机性及波动性对电力系统的影响越来越大。为了能够更好的给电力系统的电源规划、概率潮流及经济调度等方面提供更为精确的基础数据，需要在风出力预测时充分考虑各风电场出力本身的时间相关性以及各风电场之间的空间相关性。因此，需要一种考虑时空相关性的多风电场出力多场景生成方法，充分考虑多风电场出力的时间相关性及空间相关性，更好的应对多风电场出力的随机性及波动性。多风电场出力场景的生成，理论上要以多个风电场为对象，在多风电场出力建模时充分考虑各风电场本身的时间相关性及各风电场之间的空间相关性。专利技术人在研究中发现，对于多风电场出力预测的研究已经有了大量的研究。关于单一风电场的出力预测主要是针对其自相关性(时间相关性)，主要采用的模型有马尔可夫链模型以及ARIMA模型。关于多风电场出力相关性预测方面的研究，Copula函数得到了十分广泛的关注。该方法主要是基于多风电场原始出力样本数据得到多风电场出力的边缘分布，进一步基于Copula函数考虑多风电场出力的空间相关性，生成的出力场景没有保留实际出力场景的自相关性，不适合更加精确的分析。目前所述研究主要从不同的角度对相关性变量进行模拟，然而对于时间相关性及空间相关性双重角度进行模拟的研究还不够深入，若要考虑时空相关性，则需要分别空间相关性角度和时间相关性角度分别进行模拟，计算效率较低，进而给电力系统的运行模拟及规划带来了一定的困难。此外，目前对于中长期多风电场出力波动性研究也略有不足。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，考虑时空相关性的多风电场出力预测方法进行更为准确的多风电场出力相关性预测，为电力系统的电源规划、概率潮流以及经济调度等方面提供更为精确的基础数据。为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：一方面，公开了一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，包括：获取多风电场的原始出力数据，计算各风电场出力的边缘分布；基于Copula函数和上述各自的边缘分布建立多风电场出力的联合分布函数；对联合分布函数进行随机抽样，得到考虑多风电场空间相关性的初始出力场景；考虑多风电场原始出力样本中的时间相关性，对初始出力场景进行时序重构，进而生成考虑时空相关性的多风电场出力场景。另一方面，公开了一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成系统，包括：风电场出力的边缘分布计算模块，获取多风电场的原始出力数据，计算各风电场出力的边缘分布；联合分布函数建立模块，基于Copula函数和上述各自的边缘分布建立多风电场出力的联合分布函数；初始出力场景构建模块，对联合分布函数进行随机抽样，得到考虑多风电场空间相关性的初始出力场景；多风电场出力场景构建模块，考虑多风电场原始出力样本中的时间相关性，对初始出力场景进行时序重构，进而生成考虑时空相关性的多风电场出力场景。以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：本公开技术方案考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，本方法采用时序重构技术，对初始场景进行重构，进行更为准确的预测且计算效率较目前方法也有所提高，进而为电力系统运行模拟及规划提供更为精确的基础数据。本公开技术方案充分考虑了多风电场出力之间的空间相关性和多风电场出力的时间相关性，进而使得预测数据更加精确合理，弥补了目前多风电场出力时空相关性预测方法的不足。此外，本专利技术采用重构的方法对基于空间相关性生成的初始场景进行重构，计算效率较现有的方法有所提高。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1本公开实施例子的流程图。图2本公开实施例子风电场1原始样本出力序列。图3本公开实施例子风电场2原始样本出力序列。图4本公开实施例子考虑空间相关性生成的风电场1出力序列初始场景。图5本公开实施例子考虑空间相关性生成的风电场2出力序列初始场景。图6本公开实施例子重构后的风电场1出力场景。图7本公开实施例子重构后的风电场2出力场景。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例一针对现有技术中，预测角度单一且计算效率较低等问题，本实施例公开了一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法流程图如附图1所示，主要步骤为：(1)获取多风电场的原始出力数据，分类统计各风电场原始出力数据中各年相同周每天相同时刻的数据；(2)对步骤(1)中分类统计的数据，基于核密度估计计算各风电场出力的边缘分布，进而基于Copula函数和上述各自的边缘分布建立多风电场出力的联合分布模型；其中，联合分布函数就是由Copula函数将各边缘分布函数连接起来以后的函数，就是步骤(2-3)中的F(x1,x2,…,xN)；(3)对步骤(2)中联合分布函数进行随机抽样，可得到考虑多风电场空间相关性的初始出力场景D1；(4)考虑多风电场原始出力样本中的时间相关性，基于随机微分方程(SDE)对步骤(3)中得到的初始出力场景D1进行时序重构，进而生成考虑时空相关性的多风电场出力场景X1。本专利技术技术方案采用Copula理论、随机微分方程(SDE)理论以及时序重构技术。首先基于Copula理论生成只考虑空间相关性的初始场景数据；进一步，基于随机微分方程模拟原始风电场出力的波动序列，进一步生成基准波动序列；进一步，基于基准波动序列，对初始场景进行时序重构。步骤(1)具体包括以下内容：(1-1)获取m个风电场的出力数据。(1-2)统计各风电场原始出力数据中各年相同周每天相同时刻的数据，即认为同一周每天相同时刻的出力值相同。附图2和附图3是以两风电场为例，获取两风电场的原始出力样本(仅附上前200个点)，从图中可以看出两风电场的出力具有一定的时空相关性。图2中的数据点是两风电场某一年的出力数据。步骤(2)主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，其特征是，包括：/n获取多风电场的原始出力数据，计算各风电场出力的边缘分布；/n基于Copula函数和上述各自的边缘分布建立多风电场出力的联合分布函数；/n对联合分布函数进行随机抽样，得到考虑多风电场空间相关性的初始出力场景；/n考虑多风电场原始出力样本中的时间相关性，对初始出力场景进行时序重构，进而生成考虑时空相关性的多风电场出力场景。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，其特征是，包括：
获取多风电场的原始出力数据，计算各风电场出力的边缘分布；
基于Copula函数和上述各自的边缘分布建立多风电场出力的联合分布函数；
对联合分布函数进行随机抽样，得到考虑多风电场空间相关性的初始出力场景；
考虑多风电场原始出力样本中的时间相关性，对初始出力场景进行时序重构，进而生成考虑时空相关性的多风电场出力场景。


2.如权利要求1所述的一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，其特征是，针对多风电场的原始出力数据，分类统计各风电场原始出力数据中各年相同周每天相同时刻的数据，即认为同一周每天相同时刻的出力值相同。


3.如权利要求1所述的一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，其特征是，计算各风电场出力的边缘分布时，采用核密度估计基于风电出力的原始数据直接确定其边缘分布。


4.如权利要求1所述的一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，其特征是，建立多风电场出力的联合分布函数时：
基于多风电场出力的边缘分布函数，计算经验Copula函数；
计算待选Copula函数与经验Copula函数的欧式距离，选取欧式距离最小的Copula函数作为最优Copula函数；
基于最优Copula函数即为联合分布函数。


5.如权利要求1所述的一种考虑时空相关性的多风电场出力场景生成方法，其特征是，对联合分布函数进行随机抽样，再将抽样序列分别经风电出力的边缘分布反变换得到考虑风电空间相关性的出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪亮，刘晓明，袁振华，赵龙，曹相阳，牟颖，孙东磊，陈博，安鹏，张丽娜，张玉跃，付一木，田鑫，张栋梁，孙毅，王男，薄其滨，杨斌，刘冬，张家宁，魏佳，杨思，高效海，魏鑫，王轶群，程佩芬，王宪，
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