[發明專利]確定性框架下光伏功率的層級式協調預測方法

在審

• 申請號: 202310397333.1
• 申請日: 2023-04-13
• 公開（公告）號: CN116402229A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 楊大智;楊國銘
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06F17/16;H02J3/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 于歌

確定性框架下光伏功率的層級式協調預測方法，解決了現有使電力系統不同層級的光伏預測功率聚合一致會損失預測性能的問題，屬于光伏發電技術領域。本發明包括：獲取電力系統各個層級的參與者對應同一時間分辨率和預測范圍的光伏功率測量時間序列Ysubgt;t+h/subgt;和基礎光伏預測功率時間序列根據獲取的Ysubgt;t+h/subgt;和計算最優協調矩陣P，P使基礎光伏預測功率時間序列向前h步調和光伏預測功率誤差的方差總和最小化；根據P和電力系統各層級新的基礎光伏預測功率時間序列Xsubgt;t+h/subgt;，電力系統各層級的調和光伏預測功率時間序列為：

技術領域

本發明涉及一種確定性框架下光伏功率的層級式協調預測方法，屬于光伏發電技術領域。

背景技術

為減小自帶隨機性的光伏并網功率給電力系統帶來的不利影響，利用不同的數據和模型在不同的時間尺度上進行光伏功率預測以保證電力系統的安全穩定運行一直是光伏行業相關學者和工程師們關注的焦點。換句話說，為可靠有效地消納光伏，電力系統不同層級的參與者，如光伏廠站主和電力系統運營商，將針對不同的操作需求采用不同的預測技術和數據生成自己的光伏預測功率?？紤]到光伏功率注入電網可以建模為一個層次結構，即整個電網的光伏總注入功率等于電網中各個節點的光伏注入功率的累加，也等于電網中所有分布式光伏廠站的光伏注入功率的累加，一個疑惑隨之被提出：這些不同層級中較高層級的光伏預測功率是否與較低層級的光伏預測功率的累加完全相等，如果不相等，如何解決？

“聚合一致性(aggregate?consistency)”或“連貫性(coherency)”指的是一條聚合時間序列的預測值嚴格等于其多條對應分解時間序列的預測值的和。此時，前述問題即變為探討電力系統不同層級的光伏預測功率之間是否存在聚合一致性，假使不存在，應該采用何種方法實現？實際上，雖然在不考慮測量誤差的情況下電力系統不同層級的光伏測量/注入功率天生具有聚合一致性，但是光伏預測功率并不具備聚合一致性，即累加較低層級產生的光伏預測功率并不與較高層級產生的光伏預測功率完全一致。這是由于電力系統不同參與者可見的信息集并不同，導致不同層級的光伏預測精度差別較大。而為解決電力系統不同層級的光伏預測功率聚合不一致性的問題，需要引入層級式協調預測(hierarchical?reconciliation?forecast)方法。在多數情況下，其通過一種合適的方式結合和調整每個層級上的光伏預測功率從而實現這一目的。要指出的是，基于應用層級式協調預測方法后的各級調和光伏預測功率(reconciled?PV?forecast?power)進行電力系統的優化調度能夠比基于未經調和的基礎光伏預測功率(base?PV?forecast?power)表現出更佳的連貫決策性能，即有效助力電力系統運行管理中的協同決策。此外，層級式協調預測方法能夠合理利用整個結構中不同時間序列的時空關系，進而提高所有層級不同時間序列的預測精度。

產生聚合一致性光伏預測功率的層級式協調預測方法通常包括自下而上(bottom-up,BU)和自上而下。自下而上方法只需要最底層的光伏預測功率，上層的光伏預測功率由這些最底層的光伏預測功率累加而得。另一方面，自上而下方法從頂層預測的光伏功率開始，然后根據下層各個子系統的大小或其他特征按比例分配。這兩個方法看起來容易，但并不適用于實際場合，因為將某一層級的光伏預測功率聚合或分解為另一層級的光伏預測功率并不能簡單地通過累加或按比例分配，比如小容量光伏廠站的出力主要受云量影響，僅按系統的大小執行自上而下方法會降低其預測精度。

鑒于上述討論，需要一種能夠使電力系統不同層級的光伏預測功率具備聚合一致性且能提高各個層級光伏功率的預測性能的技術。

發明內容

針對現有電力系統采用自下而上方法來實現不同層級的光伏預測功率聚合一致時會出現降低預測性能的問題，本發明提供一種確定性框架下光伏功率的層級式協調預測方法。

本發明的一種確定性框架下光伏功率的層級式協調預測方法，包括：