[發明專利]一種基于預測箱的風電出力場景生成方法及系統

在審

• 申請號: 202011494817.0
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112653198A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 張書怡;吳秋偉;陳健;潘博;齊世強;劉剛
• 申請（專利權）人: 山東大學;嘉興國電通新能源科技有限公司;北京國電通網絡技術有限公司;國網信息通信產業集團有限公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種風電出力場景生成方法及系統，包括獲取風電出力實際值和預測值的歷史數據；構建預設數量的基于某日預測值的預測箱，并基于實際值確定各預測箱的累計經驗分布函數；構建協方差矩陣，生成服從多元標準正態分布的隨機變量；將所述隨機變量逆變換為單位風電出力值，進而生成風電出力場景。所提方法根據風電在不同時間不同預測功率下誤差范圍內的概率分布與大量多元標準正態分布隨機變量的累積概率值進行等概率逆變換，生成大量具有時間相關性的場景，有效模擬了基于預測的風電出力趨勢及波動特性，不僅以預測功率為基礎同時考慮了預測誤差范圍，解決了日前調度中短期預測帶來的誤差較大問題，避免了直接采用確定性建模的準確性不高問題。

技術領域

本公開涉及風電技術領域，尤其涉及一種基于預測箱的風電出力場景生成方法及系統。

背景技術

與常規能源相比，風力和光伏電站的輸出功率隨風能和太陽輻射變化，受天氣、季節、區域等變量影響具有較強的隨機性、波動性和間歇性的特征。當可再生能源大規模接入電網時，給電力系統的規劃、運行以及優化調度都帶來了困難。簡化不確定性的表達雖可以有效控制計算量，保證求解的可行性，但卻難以體現可再生能源的波動特征，無法真實準確的反映隨機性波動的影響。但是過于精細的不確定性表達給模型求解帶來巨大挑戰。利用場景法分析可再生能源出力場景的不確定性并建立模型生成典型場景，可以有效的將不確定性優化問題轉換為確定性問題來研究，對電力系統安全經濟運行具有十分重要的價值與意義。

場景法包括場景生成和場景縮減。場景生成根據研究對象的統計特征，采用一定方法對其抽樣來描述不確定性特征場景。場景縮減將大量場景縮減為少數有代表性的場景，主要目的是簡化應用過程中的計算量。場景生成的關鍵在于是否能夠真實反映風電和光伏的不確定性，是否能夠涵蓋風電和光伏的特征以及歷史范圍。目前應用較多的方法主要是以下三種：一、依據風力發電預測功率的統計特性對他們的概率分布特征抽樣；二、直接對風力發電的概率分布特征抽樣；三、建立風力發電統計特征的數學模型再進行抽樣。

發明人發現，采用直接或間接的方法對風電功率的概率分布函數進行抽樣以生成風電出力場景雖然可以從概率測度的角度逼近原始風電功率出力值的概率分布情況，但是目前生成的場景廣泛作為超前電力時序場景來解決電力系統優化問題，且關于風力發電的預測技術已經被廣泛應用于電力系統的日前調度中以確定常規機組的啟停狀態以及發電計劃，所以研究基于風電預測功率的場景生成方法具有重要意義；同時，依據風電功率預測值的統計特性確定預測功率的大小，雖然能夠將不確定性問題合理地轉化為確定性問題，但現有的風電預測技術不可避免的與實際出力存在著一定誤差，并且很難直接判斷預測誤差服從的概率分布函數。此外，現有的場景生成方法并未考慮不同時刻的場景之間時間上的相關性，生成的場景波動過大，與真實情況不符。

發明內容

本公開為了解決現有技術存在的問題，提供了一種基于預測箱并考慮時間相關性的風電出力場景生成方法及系統，基于風電出力歷史數據，通過研究不同時段各自預測誤差范圍內的累積經驗分布以及不同時段風電的時間性關系，有效模擬實際風電出力的波動特性與變化趨勢，解決了日前調度中短期預測帶來的精度較差和誤差較大問題，避免了直接采用確定性建模的準確性不高問題。

根據本公開實施例的第一個方面，提供了一種基于預測箱的風電出力場景生成方法，包括：

獲取風電出力實際值和預測值的歷史數據；

構建預設數量的基于某日預測值的預測箱，并基于實際值確定各預測箱的累計經驗分布函數；

構建協方差矩陣，生成服從多元標準正態分布的隨機變量；

將所述隨機變量逆變換為單位風電出力值，進而生成風電出力場景。

進一步的，所述構建預設數量的基于某日預測值的預測箱的具體步驟為：設定時間間隔，根據預設時間間隔將一天劃分為若干時段，每個時段對應一個預測箱。