太陽能光伏電源輸出功率的時序概率建模方法
2023-10-09 07:40:49 1
專利名稱：太陽能光伏電源輸出功率的時序概率建模方法
技術領域：
本發明屬於電力系統電源輸出功率的概率建模技術領域，具體涉及電力系統中太陽能光伏電源(簡稱光伏電源)輸出功率的概率建模方法。
背景技術：
電力系統中存在大量的不確定因素，如電源輸出功率和負荷的隨機波動、網絡運行方式的改變等。近年來，隨著輸出功率具有隨機波動性的綠色能源，如風電、太陽能光伏電源(簡稱光伏電源)等大規模併網運行，使得電力系統的不確定性進一步增強。因此，準確模擬光伏電源等綠色能源輸出功率的概率分布特性，是評估電力系統對綠色能源的消納能力及相關分析計算的基礎，對實現電力系統節能減排、提高綠色能源利用率有著重要的現實意義。綠色能源中光伏電源是典型的間歇式綠色能源，其輸出功率受太陽輻照度、溫度、風速等氣象條件的影響較大，因此，具有顯著的不確定性。光伏電源接入電力系統後，對電力系統的規劃與運行產生重要影響。為了準確評估光伏電源接入對電力系統的影響、電力系統對光伏電源的消納能力以及光伏電源接入所帶來的節能減排效益等，就必須要解決光伏電源輸出功率的時序概率建模難題。現有的光伏電源輸出功率的時序概率建模方法，如2011年第31卷第I期《中國電機工程學報》中「含分布式電源的地區電網動態概率潮流計算」一文，公開的方法是:首先，採用時間的正弦函數表示光伏電源輸出功率隨時間變化的規律性；其次，用服從某種參數分布的隨機數表不各時刻光伏電源輸出功率的隨機性；最後，將兩者結合即可實現光伏電源輸出功率的時序概率模擬。但是該方法的主要缺點是:1)該方法假定光伏電源日功率輸出的開始時刻和停止時刻是固定的，而該假設會帶來較大誤差，這是因為受太陽升落時刻等不確定因素的影響，光伏電源在一天中開始和停止輸出功率的時刻是隨機的、不確定的；
2)該方法需要假設參數分布來模擬光伏電源輸出功率的隨機性，然而參數分布的選取依靠主觀經驗，理論依據並不充分，會帶來較大的誤差，而且所選參數分布並不是總能夠得到令人滿意的結果，也就是說，所選參數分布可能適用於某些地區光伏電源輸出功率的概率建模，但並不具有普遍適用性；3)該方法認為光伏電源各時刻輸出功率間的隨機變化是相互獨立的，未計及光伏電源各時刻輸出功率之間的相關關係，不能夠準確實現光伏電源各時刻輸出功率及日輸出電量概率分布的準確模擬。
發明內容
本發明的目的是針對現有的太陽能光伏電源輸出功率時序概率建模方法的不足，提供一種太陽能光伏電源輸出功率的時序概率建模方法，具有準確計及太陽能光伏電源(簡稱光伏電源)日功率輸出開始和停止時刻的不確定性，準確模擬光伏電源各時刻輸出功率的隨機變化特徵及其之間的相關關係，從而實現光伏電源各時刻輸出功率及日輸出電量概率分布的準確模擬，進而可提高含光伏電源電力系統概率分析的準確性；並具有普遍適用性。
實現本發明目的之技術方案是:一種太陽能光伏電源輸出功率的時序概率建模方法，利用計算機，通過程序，先輸入太陽能光伏電源(簡稱光伏電源)的輸出功率及日功率輸出開始、停止時刻的實測數據，再基於非參數核密度估計理論估計光伏電源日功率輸出開始、停止時刻的概率密度函數,並產生隨機樣本；然後,基於非參數核密度估計和條件概率理論依次估計光伏電源各時刻輸出功率的概率密度函數,並產生隨機樣本。所述方法的具體步驟如下:
(I)輸入實測數據
輸入太陽能光伏電源(以下簡稱光伏電源)/ 天每天t個整點時刻輸出功率的實測數據ik=l, 2，…，n, i=l, 2，-,t) -,n天的日功率輸出開始時刻ts的實測數據為/；=[&，Ts2,..，TJ 'n天的日功率輸出停止時刻te的實測數據為/；=[&，Te2,..，TJ。產生光伏電源日功率輸出開始和停止時刻的隨機樣本
第(I)步完成後，根據第(I)步輸入的實測數據，基於非參數核密度估計理論估計光伏電源日功率輸出的開始時刻ts和停止時刻te的概率密度函數，並產生隨機樣本tss與tes,具體步驟如下: 1)估計ts和te的概率密度函數
根據第(I)步輸入的光伏電源日功率輸出的開始時刻匕的實測數據7；和日功率輸出的停止時刻te的實測數據/；，採用內點法求解公式(I)所示的優化問題，確定非參數核密度估計的帶寬參數久和怠。公式(I)為:
權利要求
1.一種太陽能光伏電源輸出功率的時序概率建模方法，其特徵在於所述方法的具體步驟如下: (1)輸入實測數據 輸入太陽能光伏電源，即光伏電源/7天每天t個整點時刻輸出功率的實測數據為{k=l, 2，…，n,i=\, 2，…， ) ；/ 天的日功率輸出開始時刻ts的實測數據為/；=[&，Ts2,..，TJ 'n天的日功率輸出停止時刻te的實測數據為/；=[&，Te2,..，TJ ； (2)產生光伏電源日功率輸出開始和停止時刻的隨機樣本 第(I)步完成後，根據第(I)步輸入的實測數據，基於非參數核密度估計理論估計光伏電源日功率輸出的開始時刻ts和停止時刻te的概率密度函數，並產生隨機樣本tss與tes,具體步驟如下: 1)估計ts和te的概率密度函數 根據第(I)步輸入的光 伏電源日功率輸出的開始時刻G的實測數據7；和日功率輸出的停止時刻te的實測數據/；，採用內點法求解公式(I)所示的優化問題，確定非參數核密度估計的帶寬參數久和怠，公式(I)為:
全文摘要
一種太陽能光伏電源輸出功率的時序概率建模方法，屬於電力系統電源輸出功率的概率建模技術領域。本發明方法利用計算機，通過程序，首先輸入光伏電源輸出功率及日功率輸出起止時刻的實測數據；再基於非參數核密度估計理論估計光伏電源日功率輸出起止時刻的概率密度函數，並產生隨機樣本；然後，基於非參數核密度估計和條件概率理論依次估計光伏電源各時刻輸出功率的概率密度函數，並產生隨機樣本。本發明方法具有方法簡單，實用性強，估計的準確度高，通用性強，便於推廣應用的特點。本發明可廣泛用於電力系統中建立光伏電源輸出功率的時序概率模型。
文檔編號G06F17/50GK103106314SQ201310077949
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者趙霞, 任洲洋, 餘娟, 顏偉, 周楨鈞, 趙科, 廖龍飛, 李一銘 申請人:重慶大學