[發(fā)明專利]基于菱形凸包集合理論的風(fēng)功率區(qū)域邊界精確建模方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110252018.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-08
• 公開（公告）號(hào): CN113094871A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡畔;王易;丁凱;李偉;錢一民;陳喬;柳丹;黃曾睿;葉暢;周鯤鵬;李大虎;李剛;汪鵬;孟夏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)湖北省電力有限公司;國網(wǎng)湖北省電力有限公司技術(shù)培訓(xùn)中心
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06Q50/06;G06F113/04
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 孔敏

本發(fā)明提出一種基于菱形凸包集合理論的風(fēng)功率區(qū)域邊界精確建模方法，能夠運(yùn)用于系統(tǒng)機(jī)組組合調(diào)度策略、配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃、大電網(wǎng)小干擾區(qū)間穩(wěn)定分析等，具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義，其方法具體包括：首先基于歷史數(shù)據(jù)樣本構(gòu)建高維橢球集合，然后基于Khachiyan算法求解高維橢球參數(shù)，隨后通過旋轉(zhuǎn)平移變換構(gòu)建高維菱形凸包集合，最后基于縮放變換技術(shù)修正已獲得高維菱形凸包集合并根據(jù)頂點(diǎn)坐標(biāo)還原確定高維菱形不確定性集合的邊界值。相較傳統(tǒng)集合置信區(qū)間形式及弧面凸包模型，本發(fā)明提出的方法不僅充分考慮隨機(jī)變量之間的相關(guān)性，其采用的線性菱形廣義凸包的表示形式剔除了額外不存在的場(chǎng)景，減少了預(yù)測(cè)保守性，便于引入線性規(guī)劃約束條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源預(yù)測(cè)建模技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于菱形凸包集合理論的風(fēng)功率區(qū)域邊界精確建模方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電、光伏等新能源并網(wǎng)發(fā)電作為減少CO₂排放的重要途徑已經(jīng)被全球各國所廣泛關(guān)注。“我國將加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，減少煤炭消費(fèi)、穩(wěn)定油氣供應(yīng)、大幅增加清潔能源比重。2019年，我國非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)15.3％。力爭(zhēng)二氧化碳排放于2030年前達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

隨著光伏、風(fēng)電等新能源在電網(wǎng)中的滲透率不斷增加，這些新能源場(chǎng)站固有的波動(dòng)性與不確定性給電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。如何有效地克服新能源場(chǎng)站的不確定性，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的同時(shí)，保證系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成為亟需解決的難題。其中，用確定的方法刻畫新能源場(chǎng)站的出力特性是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

為此，現(xiàn)代電力系統(tǒng)在分析、經(jīng)濟(jì)性調(diào)度、穩(wěn)定性校驗(yàn)，通常采用不確定集合來描述不確定參數(shù)(如風(fēng)電和光伏出力上下界限)，由于無須構(gòu)建不確定參數(shù)的概率分布，且避免了大量場(chǎng)景導(dǎo)致的復(fù)雜計(jì)算而受到人們青睞。為此，通常采用區(qū)間集合來描述風(fēng)功率的上下界波動(dòng)范圍，并將其納入目標(biāo)函數(shù)或約束條件，進(jìn)而采用魯棒優(yōu)化方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換求解。但是區(qū)間式集合認(rèn)為不確定參數(shù)之間無任何相關(guān)性，當(dāng)采用區(qū)間集合描述不確定參數(shù)時(shí)，區(qū)間集合會(huì)額外的考慮一些不存在的場(chǎng)景，進(jìn)而導(dǎo)致所求得的決策具有較大的保守性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于菱形凸包集合理論的風(fēng)功率區(qū)域邊界精確建模方法，相較傳統(tǒng)集合置信區(qū)間形式及弧面凸包模型，本發(fā)明提出的方法不僅充分考慮隨機(jī)變量之間的相關(guān)性，其采用的線性菱形廣義凸包的表示形式剔除了額外不存在的場(chǎng)景，減少了預(yù)測(cè)保守性，便于引入線性規(guī)劃約束條件。該方法后續(xù)能夠運(yùn)用于系統(tǒng)機(jī)組組合調(diào)度策略、配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃、大電網(wǎng)小干擾區(qū)間穩(wěn)定分析等，具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義。

一種基于菱形凸包集合理論的風(fēng)功率區(qū)域邊界精確建模方法，包括如下步驟：

步驟一、基于風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)站歷史出力數(shù)據(jù)構(gòu)建高維橢球模型；

步驟二、基于Khachiyan算法求解步驟一構(gòu)建的高維橢球模型的橢球參數(shù)，得到初始橢球凸包；

步驟三、基于步驟二得到的初始橢球凸包，通過旋轉(zhuǎn)平移變換構(gòu)建高維菱形凸包；

步驟四、基于縮放變換技術(shù)修正步驟三獲得的高維菱形凸包，并根據(jù)頂點(diǎn)坐標(biāo)還原確定高維菱形不確定性集合的邊界值。

進(jìn)一步的，所述步驟一基于風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)站歷史出力數(shù)據(jù)構(gòu)建高維橢球模型，具體步驟如下：

所述高維橢球模型滿足公式(1)：

其中，目標(biāo)函數(shù)為橢球的縮尺體積，ω為橢球的特征矩陣，