[發明專利]基于時序生成對抗網絡的月度風光發電功率場景分析方法

在審

• 申請號: 202110345017.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113191918A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 任洲洋;李輝
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06Q10/06;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開基于時序生成對抗網絡的月度風光發電功率場景分析方法，步驟為：1)獲取風電/光伏場站歷史功率數據集合X；2)對風電/光伏場站歷史功率數據集合X的數據進行聚類，得到K類日發電狀態；3)隨機生成N_s個月度風電/光伏發電功率轉移過程，構成集合T_intra；4)將高斯白噪聲和風電/光發電功率日狀態輸入時序生成對抗網絡，生成風電/光伏月度發電功率場景集合S；5)建立考慮中長期電網需求的月度風光場景優化削減模型；6)利用啟發式場景削減優化求解算法解算度風光場景優化削減模型，遴選出保留場景集合Ξ。本發明可廣泛應用于含風光場站的電力系統月度運行計劃的制定，能夠為含新能源場站的電力系統運行問題分析提供有益的參考。

技術領域

本發明涉及風電與光伏發電功率分析領域，具體是基于時序生成對抗網絡的月度風光發電功率場景分析方法。

背景技術

近年來，風力和光伏發電發展迅猛，截至2020年底，我國風光裝機總量已達到5.34億千瓦，年新增裝機容量1.20億千瓦。毫無疑問，新能源滲透率的提高有利于促進電力系統的綠色發展。然而，風力和光伏發電功率的波動性和間歇性可能給電網帶來沖擊電壓、潮流倒送、電壓波形畸變等問題，并增加了電網的調度難度。

風光功率模擬按照時間尺度可分為超短期、短期、中長期模擬，其中，以月度為代表的中長期風光功率模擬是制定電量計劃、中長期電量交易策略以及電力系統中長期運行方式的重要依據。

針對中長期風光功率模擬，場景分析方法是一種有效的手段。場景分析方法能夠提供一個場景集合，其中每個場景均代表未來可能發生的一種情況。該方法不僅追求對風光功率預測的準確性，更強調展現影響電網運行與交易決策的關鍵不確定性因素，為電網運行人員提供未來可能發生的多種情況，因此更適用于月度風電/光伏發電功率的模擬。

現有方法中，未見基于時序生成對抗網絡的月度風光發電功率模擬方法的報道。

發明內容

本發明的目的是提供基于時序生成對抗網絡的月度風光發電功率場景分析方法，包括以下步驟：

1)獲取風電/光伏場站歷史功率數據集合X；

風電/光伏場站歷史功率數據集合X的時間分辨率為r_h，場站數量為N_p，數據采集的起始年份為y₁，終止年份為y₂。

2)采用基于RV系數的K-means聚類算法對風電/光伏場站歷史功率數據集合X的數據進行聚類，得到K類日發電狀態；

對風電/光伏場站歷史功率數據集合X的數據進行聚類的步驟包括：

2.1)從風電/光伏場站歷史功率數據集合X＝{X₁,X₂,…,X_N}中隨機選擇K個矩陣X_k作為初始聚類中心；k＝1,2,…,K；

2.2)計算風電/光伏場站歷史功率數據集合X中各矩陣X_i與聚類中心X_k的RV系數ρ(X_i,X_k)，即：

式中，tr(·)代表矩陣的跡；diag(·)為矩陣對角元素；N為樣本總量；上標-表示增廣矩陣；上標’表示轉置；

2.3)以最大RV系數對應的類別為矩陣X_i所屬類別，并打上日狀態類別標簽；

2.4)更新每一類的聚類中心，并判斷是否滿足收斂條件；若是，則終止操作；否則，返回步驟2.2)繼續迭代。所述收斂條件為聚類中心連續max次迭代不發生變化。