[發明專利]一種計及多風電場相關性的區域風電出力預測方法

在審

• 申請號: 201410496459.5
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104252649A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 時斌;吳雨薇;朱雪瓊;朱海勇;張加嶺
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于電力系統預測與風力發電配電技術領域。?

背景技術

風電作為一種清潔的新型能源，具有波動性、不確定性和間歇性。風電的大規模接入電網對電力系統的穩定運行和正常調度帶來巨大的挑戰。深入研究風電功率預測技術，可以降低風電波動性引入的不良影響，為電網的合理調度和穩定運行提供依據，從而提高風力發電的質量和經濟效益。

此外，電網內的多個風電場出力往往因其地理位置的遠近而有著不同程度的相關性，而這種相關性可以用Copula函數較準確的描述出力。針對單一Copula函數（如正態Copula、ｔ-Copula、?Frank?Copula，Gumbel?Copula和Clayton?Copula）擬合風電場出力間的相關性時存在一定的局限，采用能更好擬合風電場出力相關性的M-Copula函數。

在進行同一區域多風電場的功率預測時，若不考慮此相關性，可能會導致功率預測值出現較大誤差，從而造成系統規劃和運行風險評估偏離實際。?

發明內容

技術問題：?本發明的目的是提供一種計及多風電場相關性的區域風電出力預測方法，在進行同一區域多風電場的功率預測時，基于M-Copula函數建立的多風電場間的相關性，采用組合預測功率法，進行考慮相關性的區域多風電場功率預測，從而提高功率預測精度，減小預測誤差。

技術方案：本發明提出了一種新的組合功率預測方法，即將兩種功率預測方法進行組合，其中，法一：直接預測功率法，根據歷史功率數據，基于ARIMA模型直接進行風電場總輸出功率的預測；法二：預測風速法預測功率，根據歷史風速數據，將某一風電場內機組分別進行K-means聚類劃分機群，并求解每組機群的P-V（功率—風速）特性曲線，進行分段多項式擬合，求解風電場總出力表達式；基于ARIMA模型進行每類機群風速的預測，由預測的風速結果和P-V特性曲線，求解出每類機群功率預測值，再得到該風電場的總輸出功率預測。

本發明是采用以下的技術方案來實現的，包括下列步驟：

Step1：采集并篩選風速及有功數據，剔除離網不工作的、異常狀況導致停機的以及發生畸變的壞數據點；

Step2：直接預測功率法：根據歷史功率數據，基于ARIMA模型直接進行風電場總輸出功率的預測；

Step3：預測風速法預測功率；

Step4：組合預測功率法預測功率：將上述兩種功率預測方法加權平均組合，并利用最小二乘法求解得到最優權重系數；

Step5：基于M-copula理論建立兩風電場間輸出功率的相關性模型，進行最優權重系數及copula函數參數估計；

Step6：進行未考慮相關性的多風電場總輸出功率的預測；基于Step5的兩風電場間輸出功率的相關性模型，進行計及相關性的多風電場的功率預測；

Step7：分析預測結果：進行Step2、Step3和Step4的三種預測功率法的預測誤差分析；分析Step6中考慮與未考慮相關性的多風電場功率預測值結果。

其中：

所述Step3的預測風速法預測功率的方法為：根據歷史風速和功率數據，將某一風電場內機組分別進行K-means聚類劃分機群，并求解每組機群的功率-風速P-V特性曲線，進行分段多項式擬合，求解風電場總出力表達式；基于ARIMA模型進行每類機群風速的預測，由預測的風速結果和P-V特性曲線，求解出每類機群功率預測值，再得到該風電場的總輸出功率預測。

所述Step4的組合預測功率法預測功率的方法為：將Step2的直接預測功率法和Step3的預測風速法預測功率兩種方法的預測功率值加權平均，即????????????????????????????????????????????????，其中，、分別為兩種預測方法的權重系數，，且，、分別為兩種預測方法的預測功率值，為組合預測功率法的預測功率值；最后利用最小二乘法求解得到最優權重系數、。

所述Step5的基于M-copula理論建立兩風電場間輸出功率的相關性模型，進行最優權重系數及copula函數參數估計的方法為：選用由?Gumbel?Copula、Frank?Copula和?Clayton?Copula三個?Copula?函數的線性組合構造的M-Copula函數建立兩風電場間輸出功率的相關性模型，M-Copula?函數其表達式為：

其中，