一种降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法技术

本发明专利技术提供了一种降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法，涉及配电网技术领域，该方法先构建降雪天气下光伏能量损失模型，再构建降雪天气下考虑融雪和不考虑融雪两种情况的光伏出力预测模型，接着构建以综合成本最小为目标的含高比例光伏配电网优化调度模型，然后比较融雪成本和光伏冬季典型日收益，确定是否融雪并预测光伏出力，最后将配电网电气信息以及得到的光伏出力输入至含高比例光伏配电网优化调度模型中，采用cplex求解，得到考虑降雪影响的含高比例光伏的配电网日前调度计划。本发明专利技术能有效、定量的预测降雪天气下的日光伏出力，有利于配电网经济高效地利用光伏能量，缓解降雪日电网电力平衡的紧张性，促进配电网安全稳定运行。电网安全稳定运行。电网安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法


[0001]本专利技术涉及配电网
，尤其指一种降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法。

技术介绍

[0002]含高比例光伏配电网经济调度以成本最小为目标，协调配电网中各部分出力，以便经济高效地利用能源。相比传统配电网，含高比例光伏配电网受降雪影响更大。恶劣天气下，降雪持续时间长，积雪不能及时融化，覆盖在光伏面板上，导致光伏出力减弱，同时由于气温降低，导致用电负荷增多，线路过载和失负荷风险增大。为减小因降雪引起的损失，亟须解决降雪天气下的含高比例光伏配电网调度问题。对于高比例光伏接入的配电网调度，预测降雪天气下的光伏出力是首要问题。
[0003]现阶段，光伏出力预测多采用辐照度
‑
出力曲线或机器学习预测。这两种方法在无雪情况下预测比较准确，但降雪天气往往预测过大，电网调度不足，使得实时电力平衡十分紧张。关于降雪对光伏出力损失的研究，国内多聚焦于定性分析，无法量化降雪对光伏出力的影响大小。国外有关光伏板上积雪厚度与发电效率的研究，可以根据积雪厚度得到光伏发电效率，但由于板上积雪厚度难以测量，不同面板积雪厚度不相同，光伏面板积雪厚度与降雪量关系不明确，导致无法准确预测降雪天气下的光伏出力，更无法经济高效地进行电力调度。国外还有关于降雪对光伏出力年度损失的研究，由于时间跨度太大，无法预测降雪日的光伏出力。
[0004]总的来说，目前还没有关于降雪影响下光伏出力日度损失的研究。光伏出力波动性强，降雪影响下出力损失不明确，导致配电网调度困难重重，无法经济高效地利用系统中的能量，尤其是高渗透率光伏的配电网，甚至无法保证其安全稳定运行。研究降雪天气下的光伏出力，进一步研究降雪天气下的含高比例光伏配电网调度，对配电网的稳定运行非常重要。

技术实现思路

[0005]为了解决传统方法不能有效、定量预测降雪天气下日光伏出力，含高比例光伏配电网调度困难的技术问题，本专利技术提供一种降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方法：一种降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法，包括：
[0007]步骤S1，综合考虑降雪量、光伏面板倾斜角度、空气湿度、月平均温度以及地面干扰对光伏出力的影响，构建降雪天气下光伏能量损失模型，如下：
[0008]L＝k
·
B
·
cos2A
·
GI
·
RH/((T
AK
+273.15)2·
DN
0.6
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0009][0010]L
′
i
＝ax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0011]式中，L为月度能量损失率；k为拟合系数；B为月度降雪量；A为光伏面板倾斜角度；GI为地面干扰对光伏出力的影响；RH为相对湿度；T
AK
为月平均温度；DN为光伏面板单位辐照度；为第i日无雪情况下的光伏能量估计值；L
′
i
为第i日的日度能量损失率；a为参考损失率；x为损失系数；
[0012]步骤S2，构建降雪天气下考虑融雪和不考虑融雪两种情况的光伏出力预测模型，其中：
[0013]降雪天气下考虑融雪的光伏出力计算公式为：
[0014]P
PV
＝PP(1
‑
L
′
·
(1
‑
deltah/Hh))
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0015]降雪天气下不考虑融雪的光伏出力计算公式为：
[0016]P
PV
＝PP(1
‑
L
′
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0017]式中，P
PV
为预测的光伏出力；PP为无雪天气下一天24小时的光伏出力；deltah为融雪厚度；Hh为日积雪厚度；L
′
为日度能量损失率；
[0018]步骤S3，构建以综合成本最小为目标的含高比例光伏配电网优化调度模型，其目标函数为：
[0019][0020]式中，C
cost
为综合成本；c1、c2、c3分别为融雪、电网购电、网损的成本系数；PX
t
为t时刻的加热功率，若不考虑融雪则设置加热功率为0；P
G,t
为t时刻的平衡节点有功功率；为t时刻节点i到j的电流平方；r
ij
为节点i到j的电阻；E为配电网线路的集合；
[0021]步骤S4，根据天气预报中降雪持续时间估算融雪成本，如果融雪成本小于光伏冬季典型日收益，则考虑融雪，根据公式(3)预测光伏出力，否则不考虑融雪，根据公式(4)预测光伏出力；
[0022]步骤S5，将配电网电气信息以及步骤S4得到的光伏出力输入至所述含高比例光伏配电网优化调度模型中，采用cplex求解，得到考虑降雪影响的含高比例光伏的配电网日前调度计划。
[0023]进一步的，无雪天气下一天24小时的光伏出力为：
[0024]PP＝[P1,P2,...P
t
...,P
24
]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0025]式中，P
t
为一天中t时刻的光伏发电功率，其值采用如下公式进行计算：
[0026]P＝η
·
SRI
·
S
·
[1+δ1(T
‑
T
a
)]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0027]式中，P为光伏发电功率；η为能量转换效率；SRI为辐照度；S为光伏面板总面积；δ1是功率校正温度系数；T是光伏面板温度；T
a
是空气温度。
[0028]进一步的，无雪情况下的光伏能量估计值采用如下公式计算：
[0029]E
e
＝PR
·
HG
·
S
·
[1+δ2(T
c
‑
25)]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0030]式中，E
e
为无雪情况下的光伏能量估计值；PR为性能比，无量纲；HG为光伏面板总辐照度；δ2为能量校正温度系数；T
c
为加权后的光伏面板温度，T
c
的计算公式为：
[0031][0032]式中，DN
t
为t时刻的光伏面板单位辐照度；T
t
为t时刻的光伏面板温度，光伏面板温度的计算公式为：
[0033]T＝1000DN
·
e
‑
α
‑
β
·
wd
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法，其特征在于，包括：步骤S1，综合考虑降雪量、光伏面板倾斜角度、空气湿度、月平均温度以及地面干扰对光伏出力的影响，构建降雪天气下光伏能量损失模型，如下：L＝k
·
B
·
cos2A
·
GI
·
RH/((T
AK
+273.15)2·
DN
0.6
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)L
′
i
＝ax
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，L为月度能量损失率；k为拟合系数；B为月度降雪量；A为光伏面板倾斜角度；GI为地面干扰对光伏出力的影响；RH为相对湿度；T
AK
为月平均温度；DN为光伏面板单位辐照度；为第i日无雪情况下的光伏能量估计值；L
′
i
为第i日的日度能量损失率；a为参考损失率；x为损失系数；步骤S2，构建降雪天气下考虑融雪和不考虑融雪两种情况的光伏出力预测模型，其中：降雪天气下考虑融雪的光伏出力计算公式为：P
PV
＝PP(1
‑
L
′
·
(1
‑
deltah/Hh))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)降雪天气下不考虑融雪的光伏出力计算公式为：P
PV
＝PP(1
‑
L
′
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中，P
PV
为预测的光伏出力；PP为无雪天气下一天24小时的光伏出力；deltah为融雪厚度；Hh为日积雪厚度；L
′
为日度能量损失率；步骤S3，构建以综合成本最小为目标的含高比例光伏配电网优化调度模型，其目标函数为：式中，C
cost
为综合成本；c1、c2、c3分别为融雪、电网购电、网损的成本系数；PX
t
为t时刻的加热功率，若不考虑融雪则设置加热功率为0；P
G,t
为t时刻的平衡节点有功功率；为t时刻节点i到j的电流平方；r
ij
为节点i到j的电阻；E为配电网线路的集合；步骤S4，根据天气预报中降雪持续时间估算融雪成本，如果融雪成本小于光伏冬季典型日收益，则考虑融雪，根据公式(3)预测光伏出力，否则不考虑融雪，根据公式(4)预测光伏出力；步骤S5，将配电网电气信息以及步骤S4得到的光伏出力输入至所述含高比例光伏配电网优化调度模型中，采用cplex求解，得到考虑降雪影响的含高比例光伏的配电网日前调度计划。2.根据权利要求1所述的降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法，其特征在于：无雪天气下一天24小时的光伏出力为：PP＝[P1,P2,...P
t
...,P
24
] (7)式中，P
t
为一天中t时刻的光伏发电功率，其值采用如下公式进行计算：P＝η
·
SRI
·
S
·
[1+δ1(T
‑
T
a
)] (8)式中，P为光伏发电功率；η为能量转换效率；SRI为辐照度；S为光伏面板总面积；δ1是功率校正温度系数；T是光伏面板温度；T
a
是空气温度。
3.根据权利要求2所述的降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法，其特征在于：无雪情况下的光伏能量估计值采用如下公式计算：E
e
＝PR
·
HG
·
S
·
[1+δ2(T
c
‑
25)] (9)式中，E
e
为无雪情况下的光伏能量估计值；PR为性能比，无量纲；HG为光伏面板总辐照度；δ2为能量校正温度系数；T
c
为加权后的光伏面板温度，T
c
的计算公式为：式中，DN
t
为t时刻的光伏面板单位辐照度；T
t
为t时刻的光伏面板温度，光伏面板温度的计算公式为：T＝1000DN
·
e
‑
α
‑
β
·
wd
+3DN+T
a (11)式中，wd为风速；α取3.56，β取0.075。4.根据权利要求3所述的降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法，其特征在于：性能比PR与光伏面板总辐照度HG的曲线拟合关系如下：PR＝p1·
HG5+p2·
HG4+p3·
HG3+p4·
HG2+p5·
HG+p
6 (12)式中，p1取1.326e
‑
14；p2取
‑
4.26e
‑
11；p3取5.179e
‑
08；p4取
‑
2.984e
‑
05；p5取0.008242；p6取
‑
0.008365。5.根据权利要求4所述的降雪天气下含高比例光伏配电网优化调度方法，其特征在于：地面干扰对光伏出力的影响GI的计算公式如下：GI＝1
‑
e
‑
τ (13)式中，τ为光伏面板接受到的雪与滑落的雪的比例，τ的计算公式如下：τ＝R
·
B
·
cosA/[(H2‑
B2)
·
tanθ/2] ...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅智康，路苏菲，张聪，张巍，吴礼娉，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：