【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统运行与控制，尤其涉及一种风电场运行场景集构建方法及系统。
技术介绍
1、随着能源需求的不断增加，新能源发电发展迅速，能源结构发生了巨大变化。大量如光伏、风电等新能源发电系统连接电网，对电网的安全性和稳定性造成影响。以风电为例，由于天气的动态和时变特点，风电场中含有非线性的能量转换过程，其具有很强的不确定性以及复杂的时空相关性，这些问题都会影响接入电网的安全稳定运行。
2、随着电网自动化运行水平的提升和人工智能的发展，基于人工智能的风电场稳定运行分析和决策技术有望解决上述问题。然而，目前基于人工智能的决策技术在风电场中的应用和发展均受到数据样本不足和不平衡的限制，导致人工智能决策方法训练不充分，产生过拟合等现象，难以满足风电场与电网的生产和运行需求。
3、现有的场景生成技术主要是对场景集的聚类或削减的研究。其中，聚类方法主要包含k-均值聚类、层次聚类、密度聚类以及模糊c均值聚类等，削减方法主要包含前向场景削减与后向场景削减。二者侧重于对电网、气象数据的分类和筛选，对初始聚类中心及聚类个数的选取要求高，步骤相对繁琐，聚类效果可能不稳定，场景集的构建和生成效率低。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种风电场运行场景集构建方法及装置，通过风电场运行边界条件和各类风电场运行评价指标构建目标风电场运行场景集，使得所构建的目标风电场运行场景集具有良好的多样性和可分性特征，数据间存在强相关性，解决了现有风电场运行场景生成方
2、本专利技术实施例的第一方面提供了一种风电场运行场景集构建方法，所述方法包括：
3、采集风电场的气象数据，根据所述气象数据构建原始风电场运行场景集；
4、根据所述气象数据对风电处理和风速随机性进行风电场运行边界条件建模，得到风电场出力范围；
5、根据所述风电场出力范围，计算风电场运行评价指标，根据所述风电场运行评价指标，对所述原始风电场运行场景集进行分类处理，得到目标风电场运行场景集。
6、实施本实施例，通过采集风电场气象条件数据，根据气象条件数据构建原始风电场运行场景集后，再对风电出力和风速随机性进行风电场运行边界条件建模，得到风电场出力范围，利用风电场出力范围计算风电场运行评价指标，采用风电场运行评价指标对原始风电场运行场景集进行分类，得到目标风电场运行场景集，该方法通过风电场运行边界条件和各类风电场运行评价指标构建目标风电场运行场景集，使得所构建的目标风电场运行场景集具有良好的多样性和可分性特征，数据间存在强相关性，实现了风电场运行场景集的快速构建，解决了现有风电场运行场景生成方法步骤繁琐、生成效率低下的问题。
7、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据气象数据对风电处理和风速随机性进行风电场运行边界条件建模，得到风电场出力范围，具体为：
8、根据气象数据进行风速随机性建模，得到风速概率模型，其中，风速概率模型为：
9、
10、式中，vt为t时刻的风速，k为形状参数，c为尺度参数；
11、根据风速概率模型进行预测输出，得到风速预测输出结果，利用风速预测输出结果构建风电场出力模型，其中，风电场出力模型为：
12、
13、式中，pw为风机出力，yt为t时刻的风速，pr为风机额定功率，vci为风机切入风速，vr为风机额定风速，vco为风机切出风速，a、b、c均为拟合系数；
14、根据风电场出力模型进行预测输出，得到风电场出力预测输出结果，根据风电场出力预测输出结果构建风电场出力预测误差的条件概率模型，其中，风电场出力预测误差的条件概率模型为：
15、
16、
17、
18、
19、其中，fxy(x，y)为[xtyt]t的联合概率密度函数，m为高斯分量的总数，ωm为权重系数，nm(•)为多维正态分布，w为风电场的数目，det(·)为矩阵行列式，μm和σm分别为第m个高斯分量的均值向量与协方差矩阵，x是风速历史实际结果，y是风速预测输出结果；
20、根据条件概率模型，得到风电场出力范围。
21、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据风电场出力模型进行预测输出，得到风电场出力预测输出结果，根据风电场出力预测输出结果构建风电场出力预测误差的条件概率模型，具体为：
22、根据风速概率模型进行预测输出，得到不同时刻的风速值，将不同时刻的风速值分别输入风电场出力模型中，得到各个风速值的风速预测输出结果；
23、根据各个风速值的风速预测输出结果和各个风速值的风速历史实际结果，得到风电场出力预测值和实际值的联合概率分布，根据联合概率分布构建得到风电场出力预测误差的条件概率模型。
24、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据条件概率模型，得到风电场出力范围，具体为：
25、根据条件概率模型对各个风速值的风速预测输出结果进行更新，得到风电场出力范围。
26、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据风电场出力范围，计算风电场运行评价指标，具体为：
27、根据风电场出力范围，通过潮流计算得到系统节点的电压和相角；
28、根据系统节点的电压和相角，计算风电场运行评价指标。
29、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据风电场出力范围，通过潮流计算得到系统节点的电压和相角，具体为：
30、确定风电场出力范围后，利用潮流计算得到平衡节点的有功功率和无功功率，其中，潮流计算公式为：
31、
32、其中，下标i和j表示系统节点编号，n表示节点个数，δpi为节点i的有功功率不平衡量，pgi为节点i的注入有功功率，pdi为节点i的流出有功功率，ui为节点i的电压有效值，uj为节点j的电压有效值，gij为节点i和节点j间的电导，θi为节点i的电压相角，θj为节点j的电压相角，bij为节点i和节点j间的电纳，δqi为节点i的无功功率不平衡量，qgi为节点i的注入无功功率，qdi为节点i的流出无功功率；
33、通过风电场出力范围确定除平衡节点以外的其他节点的有功功率和无功功率；
34、根据平衡节点和其他节点的有功功率和无功功率，得到各个节点的电压和相角，其中，电压和相角的公式为：
35、(ui，θi)＝fpf(pi，qi)
36、式中，ui表示系统节点i的电压有效值，θi表示系统节点i的相角，pi表示系统节点i的有功功率，qi表示系统节点i的无功功率，fpf表示根据有功和无功功率求解节点电压和相角的函数。
37、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据风电场运行评价指标，对原始风电场运行场景集进行分类处理，得到目标风电场运行场景集，具体为：
38、根据风电场运行评价指标对原始风电场运行场景集进行分类，得到场景分类结果；...
【技术保护点】
1.一种风电场运行场景集构建方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述气象数据对风电处理和风速随机性进行风电场运行边界条件建模，得到风电场出力范围，具体为：
3.如权利要求2所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述风电场出力模型进行预测输出，得到风电场出力预测输出结果，根据所述风电场出力预测输出结果构建风电场出力预测误差的条件概率模型，具体为：
4.如权利要求2所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述条件概率模型，得到所述风电场出力范围，具体为：
5.如权利要求1所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述风电场出力范围，计算风电场运行评价指标，具体为：
6.如权利要求5所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述风电场出力范围，通过潮流计算得到系统节点的电压和相角，具体为：
7.如权利要求1所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述风电场运行评价指标，对所述原始风电场运行场景集进行分
8.一种风电场运行场景集构建系统，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的风电场运行场景集构建系统，其特征在于，所述风电场出力范围计算模块包括第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元和第四计算单元，
10.如权利要求8所述的风电场运行场景集构建系统，其特征在于，所述第三计算单元包括风速预测子单元和条件概率模型单元，
...【技术特征摘要】
1.一种风电场运行场景集构建方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述气象数据对风电处理和风速随机性进行风电场运行边界条件建模，得到风电场出力范围，具体为：
3.如权利要求2所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述风电场出力模型进行预测输出，得到风电场出力预测输出结果，根据所述风电场出力预测输出结果构建风电场出力预测误差的条件概率模型，具体为：
4.如权利要求2所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述条件概率模型，得到所述风电场出力范围，具体为：
5.如权利要求1所述的风电场运行场景集构建方法，其特征在于，所述根据所述风电场出力范围，计算风电场运行评价指...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，陆秋瑜，林旭，谢平平，肖谭南，陈颖，王炳琛，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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