[發明專利]面向主動配電網的源-荷聯合時序場景生成方法和系統

在審

• 申請號: 202110762778.6
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113822319A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 李勇;喬學博;姚天宇;劉敏;羅隆福;曹一家
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q50/06
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發明實施例提供一種面向主動配電網的源?荷聯合時序場景生成方法和系統，通過原始數據構建初始源?荷時序聯合場景，計算各場景間的DTW距離、歐式距離以及源?荷相關性距離，利用主成分法生成各個指標的權重系數，計算場景間相似度衡量指標，利用手肘法、輪廓系數選擇典型場景個數，隨機選取聚類中心。利用聚類散度判別選取典型場景的合理性。本發明實施例充分考慮了時間序列的時移特性，能更準確地描述負荷、分布式電源的相關性，能解決多維數組下連續時間曲線聚類效果差的問題；此外，該方法還能利用較少典型場景更準確地描述負荷和分布式電源出力的隨機性和間歇性，提升主動配電網規劃效率。

技術領域

本發明實施例涉及電力技術領域，尤其涉及一種面向主動配電網的源-荷聯合時序場景生成方法和系統。

背景技術

為擺脫對化石能源的過度依賴，加快能源轉型，我國提出“碳達峰、碳中和”目標。提升電網可再生能源發電(如風電、光伏)占比是達到這一目標的重要手段。而風電、光伏和負荷的錯峰出力以及出力間歇性直接影響配電網對分布式電源的消納。因此，在進行主動配電網規劃或運行優化時，需充分考慮分布式電源與負荷的不確定性及其相關性。

已有研究采用典型場景分析法處理長時間尺度分布式電源與負荷數據，場景生成方法包括k-means聚類、模糊C-means聚類、層次聚類算法等，上述方法在保留分布式電源及負荷出力特性的同時提高求解效率，但在處理高維數組時，由于初始聚類中心難以選取、相似度衡量方法存在偏差，會導致聚類質量低下。此外，當前主流的相似度衡量手段是歐式距離，但歐氏距離只考慮曲線點的分布特性，不適用于連續時間曲線的聚類。

發明內容

本發明實施例提供一種面向主動配電網的源-荷聯合時序場景生成方法和系統，以解決現有技術中典型場景分析方法中電源與負荷數據聚類質量低下、不適于連續時間曲線的聚類的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種面向主動配電網的源-荷聯合時序場景生成方法，包括：

步驟S1、提取主動配電網待規劃區域的分布式電源時序和負荷時序曲線，對所述分布式電源時序曲線和所述負荷時序曲線進行按時序相關性進行聯合處理，生成若干源-荷時序聯合場景；

步驟S2、計算各源-荷時序聯合場景間的動態時間彎曲DTW距離、歐式距離及源-荷相關性距離；

步驟S3、以所述DTW距離、歐式距離及源-荷相關性距離作為相關性指標，基于主成分分析法確定各所述相關性指標對應的權重系數，并基于各相關性指標和對應的權重系數確定各源-荷時序聯合場景間相似度衡量指標；

步驟S4、根據手肘法和輪廓系數法選擇典型場景個數，按最佳場景數隨機選取聚類中心；

步驟S5、計算所有源-荷時序聯合場景間的相似度衡量指標，基于所述相似度衡量指標劃分若干場景集合；選擇場景集合的聚類中心作為典型場景。

作為優選的，還包括：

步驟S6、計算各場景集合以及場景集合間的聚類散度，若判斷聚類散度滿足預設要求，則輸出典型場景；否則返回步驟S4。

作為優選的，所述步驟S1具體包括：

步驟S11、對主動配電網待規劃區域的分布式電源、負荷出力的原始數據進行篩選，提取24N小時數據，并基于線性化插值法填充缺失數據，對原始負荷、分布式電源數據進行標幺化處理；

步驟S12、將原始數據劃分為N天的負荷、分布式電源的出力曲線，得到每日的分布式電源時序曲線α＝[α₁,α₂,…,α_i,…,α₂₄]和負荷時序曲線β＝[β₁,β₂,…,β_i,…,β₂₄]；其中，α_i表示第i小時的分布式電源數據，β_i表示第i小時的負荷出力數據；