[發明專利]一種基于天氣區劃策略的電力系統運行風險評估方法

在審

• 申請號: 202110082880.1
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112884601A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 林振智;邱偉強;章天晗;劉晟源;王洪濤;朱凌志;趙大偉;錢敏慧;楊莉;文福拴;汪海蛟;辛煥海
• 申請（專利權）人: 浙江大學;山東大學;中國電力科學研究院有限公司;國網河北省電力有限公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06Q10/06;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明涉及一種基于天氣區劃策略的電力系統運行風險評估方法，其包括步驟：采用基于數值天氣預報(NWP)與指標相似度的天氣區劃策略，選擇能夠表征所在區域天氣趨勢特征的氣象站用于后續分析預測模型輸入；使用基于核密度估計的氣象數據統計分析與概率預測方法，預測氣象站未來時刻的天氣狀態；利用非線性有源自回歸(NARX)神經網絡算法構建可再生能源功率概率預測模型，實現區域可再生能源發電(含風力發電與光伏發電)功率的概率預測；通過基于累積前景理論的風險評估方法，評估含高比例可再生能源的電力系統未來時刻的運行風險。該方法可以應用于在線監測并增強電力系統運行人員的風險評估能力。

技術領域

本發明涉及電力系統領域，特別是涉及一種基于天氣區劃策略的電力系統運行風險評估方法。

背景技術

隨著電力系統中可再生能源比例的不斷增長，由于隨機性、波動性和不確定性的特征，電力系統更加容易受到天氣狀態的影響，使可再生能源發電功率發生大幅度波動，進而對電力系統的安全運行產生威脅。因此，必須提出考慮天氣狀態的電力系統運行風險評估方法，以適應電力系統不斷提高的可再生能源比例。

天氣區劃策略一般應用在氣象或地理領域，通常統計數年或數十年的氣象數據，對研究區域的氣候進行劃分，時間跨度較長，無法表征因短期天氣事件引起的天氣區域的變化。在區域可再生能源預測方面，一方面通過從機組發電功率開始，經由場站、子區域、區域，對研究區域的可再生能源進行逐層累加，垂直化的預測架構使預測管理更加復雜低效，并且會受到單場站預測精度低的影響而降低整個區域的預測精度。另一方面，選擇典型可再生能源電站利用升尺度方法預測區域可再生能源發電功率，同樣受到所選取的電站預測精度以及代表性的影響，此外，天氣狀態的變化也會引起代表電站的變化。對于電力系統的風險評估方法，目前的方法未能對含高比例可再生能源的電力系統進行研究，仍以傳統的元件可靠性、線路負載狀態研究為主。因此，量化天氣狀態對于可再生能源發電的影響，構建天氣狀態與可再生能源發電功率的映射關系，結合考慮調度人員的非理性心理因素，提出能夠實時評估電力系統運行風險的方法，對于維持電力系統安全可靠運行有重大意義。

發明內容

基于此，為了評估含高比例可再生能源電力系統的運行風險，本發明提出了一種基于天氣區劃策略的電力系統運行風險評估方法。

一種基于天氣區劃策略的電力系統運行風險評估方法，包括如下步驟：

1)采用基于數值天氣預報(Numerical Weather Prediction，NWP)與指標相似度的天氣區劃策略，選擇能夠表征所在區域天氣趨勢特征的氣象站作為后續用于確定預測模型輸入的基礎，以減少數據規模，從而提升預測模型的訓練效率；

2)使用基于核密度估計的氣象數據統計分析與概率預測方法，預測氣象站未來時刻的天氣狀態；

3)利用非線性有源自回歸(Nonlinear Autoregressive with External Input，NARX)神經網絡算法構建可再生能源功率概率預測模型，利用所選出的氣象站的歷史天氣狀態值和可再生能源發電功率歷史數據對模型進行訓練，將預測的天氣狀態值作為外部輸入數據，實現區域可再生能源發電(含風力發電與光伏發電)功率的概率預測。

4)通過基于累積前景理論的風險評估方法，評估含高比例可再生能源的電力系統未來時刻的運行風險。

上述技術方案中，步驟1)中采用基于數值天氣預報與指標相似度的天氣區劃策略，選擇能夠表征所在區域天氣趨勢特征的氣象站作為預測模型輸入，具體如下：