一种光伏发电出力联合概率分布建模的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种概率分布建模的方法，具体涉及一种光伏发电出力联合概率分布 建模的方法。
【背景技术】
[0002] 目前常见的光伏发电系统根据是否与当地电网存在电能联系可分为两类：独立光 伏发电系统和并网光伏发电系统。独立光伏系统指负荷完全依靠光伏电池阵列供电的电源 系统，系统唯一的能量来源是光伏电池阵列受光照时产生的电能。独立光伏系统一般设有 储能装置，储能装置储存的电能可以保证系统在夜晚或阴天时正常运转。独立光伏系统由 于受储能装置容量限制，单个系统装机容量较小，小易实现集中式应用。为了能在城市屋顶 等地点大规模应用光伏发电，降低光伏发电成本，并网光伏发电系统越来越受到重视。并网 光伏发电系统是指负荷依赖光伏电池阵列和当地电网协同供电的电源系统。在并网光伏发 电系统中，光伏电池阵列产生的直流电经过并网逆变器变换成交流电，通过升压变压器与 当地电网并联，在满足当地负荷的前提下，可以将多余电力倒送回当地电网。并网光伏发电 系统没有储能装置，通过接入当地电网消峰填谷协同调节满足负荷需求。当并网光伏发电 系统输出功率不能满足负荷要求时，由当地电网来补充所需差额功率：当并网光伏发电系 统输出功率超出负荷需求时，将多余电能通过并网逆变器倒送回当地电网中。并网光伏发 电系统在近些年得到快速发展。
[0003] 光伏发电出力的概率统计模型是进行光伏发电出力间歇性与波动性的量化分析 的基础，同时也是开展光伏发电并网技术研宄中典型场景产生和确定的前提条件。目前针 对光伏发电出力概率统计特性的描述主要采用单变量，单场景模式，即针对同一地理区域 内，不同位置的光伏电站均采用同一个概率统计模型与参数进行量化分析，而忽略了不同 位置光伏电站在模型参数上的差异性，以及各自在时序上的相关性。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种光伏发电出力联合概率分布建模 的方法，本发明针对同一地理区域内，不同位置的光伏电站，既考虑各光伏电站出力之间的 相关性，又考虑各自出力概率分布的差异性，提出一种多个光伏电站出力联合概率分布特 性的建模方法。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] -种光伏发电出力联合概率分布建模的方法，所述方法包括如下步骤：
[0007] (1)初始化各光伏电站出力样本数据；
[0008] (2)根据光伏电站所在空间内的太阳光辐照度在一定时段内服从Beta分布，得出 各光伏电站出力的概率模型与Beta分布参数；
[0009] (3)根据所述各光伏电站出力的概率模型与Beta分布参数计算得出各光伏电站 各采样点对应的概率分布样本空间向量；
[0010] (4)选取多元标准正态分布函数作为各光伏电站联合概率分布特性的连接函数；
[0011] (5)基于所述概率分布样本空间向量，对多元标准正态分布函数的相关系数进行 参数辨识；
[0012] (6)将光伏电站出力的概率模型代入到多元标准正态分布函数得出光伏电站的联 合概率分布模型。
[0013] 优选的，所述步骤（1)中，设[X1，...，Xi...，Xj为同一地理区域内，不同位置的m 个光伏电站在同一时间尺度内出力样本数据，其中
n为样本数，i表示第i个光 伏电站，xin表不第i个光伏电站在第n个时段内的出力米样值。
[0014] 优选的，所述步骤（2)中，所述光伏电站所在空间内的太阳光辐照度在一定时段 内服从Beta分布，其概率密度函数如下所示：
[0016] 式中，a、0为Beta分布的形状参数，为辐照度的最大值，r(?)为伽玛函 数，
x为积分变量；
[0017] 基于光伏发电的光电转换特性，光伏发电的出力同样服从Beta分布：
[0020] 式中，PM为光伏发电出力，Pmax为光伏发电出力的最大值，f(P M)为光伏发电出力为 PM时对应的概率密度；F(PM)为光伏发电出力在0~P M之间的概率，选取该时段内的样本数 据，通过参数辨识得出各光伏电站该时段内的Beta分布参数：
[0022] 优选的，所述步骤（3)中，所述各光伏电站出力的概率模型表示为：
[0024] 式中％为第i个光伏电站的出力；Ui为第i个光伏电站出力分布的概率；Fi( ?) 为第i个光伏电站出力对应的概率分布函数，xin为第i个光伏电站在第n个时段内的出力 采样值；u in为第i个光伏电站在第n个时段内的出力在0~x in之间的概率。
[0025] 优选的，所述步骤（4)中，表达式为：
[0026] C(Ui. . .Ui. . .um； p ) = 〇 ...(uj. . .Ui. . .um； p ) (6)
[0027]式中，Ch ? ? ?屮? ? ?P)为待求解的Copula连接函数；〇 _"( ?)为相关系数 为P的m元的标准多元正态分布函数，?)为标准正态分布函数的逆函数，Ui为第i 个光伏电站出力分布概率。
[0028] 优选的，所述步骤（6)中，所述光伏电站的联合概率分布模型表达式为：
[0029] Fmx (xj . . . Xi . . . xm； p ) = C (u ! . . . Ui . . . um； p )
[0030] =①"(~? ? ?屮? ? ? um; p ) (7)
[0031] =0",(?! (xj) ... F^Xi) ... Fm(xm)；p)
[0032] 式中：F"(Xl ??? Xi ??? Xm;P)表示m个光伏电站出力的联合分布概率，Xi为第 i个光伏电站的出力，P为相关系数，FJ ?)表不第i个光伏电站出力对应的概率分布函 数。
[0033] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0034] 本发明提供了一种针对同一地理区域内多个光伏电站出力联合概率分布特性的 量化建模手段，比单变量的概率统计模型，既能反映各光伏电站出力在概率分布上的差异 性，又能考虑到它们彼此的相关性，是一种更加精细化的光伏电站出力概率统计特性量化 建模方法。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明提供的一种光伏发电出力联合概率分布建模的方法流程图
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0037] 如图1所示，一种光伏发电出力联合概率分布建模的方法，该方法包括如下步骤：
[0038] 步骤S101、初始化各光伏电站出力样本数据；
[0039] 步骤S102、根据光伏电站所在空间内的太阳光辐照度在一定时段内服从Beta分 布，得出各光伏电站出力的概率模型与Beta分布参数；
[0040] 步骤S103、根据所述各光伏电站出力的概率模型与Beta分布参数计算得出各光 伏电站各米样点对应的概率分布样本空间向量；
[0041] 步骤S104、选取多元标准正态分布函数作为各光伏电站联合概率分布特性的连接 函数；
[0042] 步骤S105、基于