一种光伏发电场景构造方法及系统与流程

本发明属于新能源发电技术领域，具体涉及一种光伏发电场景构造方法及系统。

背景技术

光伏发电是继风电后具有最大潜力和应用价值的可再生能源技术，在我国一系列配套政策支持下，光伏发电发展迅速。随着光伏发电占整个电力系统电源比重的增加，深刻认识光伏出力本身所具有的特性规律可以准确把握光伏并网对电力系统的影响，使电力系统可以更有效地解决光伏接入难题。

目前常用的光伏发电场景构造方法都只考虑了不同电站间的出力相关性，然而连续时段的光伏功率也是存在相关性的，这种相关性表现在光伏功率不会任意波动，光伏功率波动幅度和范围是有一定概率的，常用的光伏发电场景构造方法都未能考虑时间相关性。

技术实现要素：

本发明提供一种光伏发电场景构造方法及系统，其目的是约束光伏发电场景构造中的时间相关性，为最大限度地提升光伏发电场景构造的建模精度提供理论基础。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种光伏发电场景构造方法，其改进之处在于，所述方法包括：

根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差；

根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的偏自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的偏自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差；

利用所述自相关系数均方差和偏自相关系数均方差构造光伏发电场景。

优选的，所述根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的自相关系数确定光伏发电场景的自相关系数均方差之前，包括：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数

上式中，pt^his为时刻t时的历史功率值，为时刻t+k时的历史功率值，k为时间间隔，k∈[1，m]；m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度；

按下式确定所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的自相关系数

上式中，p't为时刻t时的生成功率值，p't+k为时刻t+k时的生成功率值；

优选的，所述根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的偏自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的偏自相关系数确定光伏发电场景的偏自相关系数均方差之前，包括：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的偏自相关系数

上式中，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后1时段的历史功率序列的自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，为计算的中间量；

按下式确定所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的偏自相关系数

上式中，为所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后1时段的生成功率序列的自相关系数，为所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的自相关系数，为计算的中间量。

优选的，所述根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差，包括：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站滞后m时段内的自相关系数均方差ptl；

其中，为历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时刻的生成功率序列的自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度。

优选的，所述根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的偏自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的偏自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差，包括：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站滞后m时段内的偏自相关系数均方差ptp；

其中，为历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的偏自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的偏自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度。

优选的，所述利用所述自相关系数均方差和偏自相关系数均方差构造光伏发电场景，包括：

获取光伏发电场景；

若光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差小于均方差阈值，且光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差小于偏均方差阈值，则所述光伏发电场景满足时间相关性约束条件，输出所述光伏发电场景。

一种光伏发电场景构造系统，其改进之处在于，所述系统包括：

第一确定单元，用于根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差；

第二确定单元，用于根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的偏自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的偏自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差；

构造单元，用于利用所述自相关系数均方差和偏自相关系数均方差构造光伏发电场景。

优选的，所述系统还包括：

第三确定单元，用于按下式确定光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数

上式中，pt^his为时刻t时的历史功率值，为时刻t+k时的历史功率值，k为时间间隔，k∈[1，m]；m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度；

第四确定单元，用于按下式确定所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的自相关系数

上式中，p't为时刻t时的生成功率值，p't+k为时刻t+k时的生成功率值；

优选的，所述系统还包括：

第五确定单元，用于按下式确定光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的偏自相关系数

上式中，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后1时段的历史功率序列的自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，为计算的中间量；

第六确定单元，用于按下式确定所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的偏自相关系数

上式中，为所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后1时段的生成功率序列的自相关系数，为所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的自相关系数，为计算的中间量。

优选的，所述第一确定单元，用于：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站滞后m时段内的自相关系数均方差ptl；

其中，为历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时刻的生成功率序列的自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度。

优选的，所述第二确定单元，用于：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站滞后m时段内的偏自相关系数均方差ptp；

其中，为历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的偏自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的偏自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度。

优选的，所述构造单元，用于：

获取光伏发电场景；

若光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差小于均方差阈值，且光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差小于偏均方差阈值，则所述光伏发电场景满足时间相关性约束条件，输出所述光伏发电场景。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差；根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的偏自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的偏自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差；利用所述自相关系数均方差和偏自相关系数均方差构造光伏发电场景；本发明提供的技术方案对光伏发电场景构造中的时间相关性进行约束，筛选出较优的生成功率序列，保证其在相邻时段的相关性符合历史数据的相关性条件，为最大限度地提升光伏发电场景构造的建模精度提供了理论基础。

附图说明

图1是本发明一种光伏发电场景构造方法的流程图；

图2是考虑时间相关性约束的三个光伏场站典型场景集结果；

图3是未考虑时间相关性约束的三个光伏场站典型场景集结果；

图4是本发明一种光伏发电场景构造系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种光伏发电场景构造方法，如图1所示，所述方法包括：

根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差；

根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的偏自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的偏自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差；

利用所述自相关系数均方差和偏自相关系数均方差构造光伏发电场景。

其中，所述历史功率序列所对应生成功率序列可利用光伏出力时间序列建模方法处理所述历史功率序列获取；

该光伏出力时间序列建模方法记载于申请号为2015106394745的文件中；

所述根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的自相关系数确定光伏发电场景的自相关系数均方差之前，包括：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数

上式中，pt^his为时刻t时的历史功率值，为时刻t+k时的历史功率值，k为时间间隔，k∈[1，m]；m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度；

按下式确定所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的自相关系数

上式中，p't为时刻t时的生成功率值，p't+k为时刻t+k时的生成功率值；

所述根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的偏自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的偏自相关系数确定光伏发电场景的偏自相关系数均方差之前，包括：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的偏自相关系数

上式中，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后1时段的历史功率序列的自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，为计算的中间量；

例如，当k＝1时，

当k＝2时，

当k＝3时，将代入可得：

按下式确定所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的偏自相关系数

上式中，为所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后1时段的生成功率序列的自相关系数，为所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的自相关系数，为计算的中间量。

所述根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差，包括：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站滞后m时段内的自相关系数均方差ptl；

其中，为历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时刻的生成功率序列的自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度。

所述根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的偏自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的偏自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差，包括：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站滞后m时段内的偏自相关系数均方差ptp；

其中，为历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的偏自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的偏自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度。

所述利用所述自相关系数均方差和偏自相关系数均方差构造光伏发电场景，包括：

获取光伏发电场景；

该光伏发电场景获取方法记载于名称为“考虑大规模光伏电站接入的电力系统旋转备用需求评估”的文件中；

若光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差小于均方差阈值，且光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差小于偏均方差阈值，则所述光伏发电场景满足时间相关性约束条件，输出所述光伏发电场景；

否则，所述光伏发电场景不满足时间相关性约束条件，重新筛选生成功率序列直至光伏发电场景满足时间相关性约束条件。

例如，本实施例中均方差阈值和偏均方差阈值均为0.01。

本实施例中，考虑时间相关性约束条件的三个光伏场站典型场景集结果如图2所示，未考虑时间相关性约束条件的三个光伏场站典型场景集结果如图3所示。对比可以看出，图3中的光伏场站典型场景集结果的相邻时刻的波动性较大，远远超出了实际情况，而增加了时间相关性约束条件后，可以更好地模拟光伏出力在临近时段内的相关性，这种相关性表现在光伏出力不会任意波动，光伏出力波动方向和幅度呈现一定的规律性，如图2所示。

本发明还提供一种光伏发电场景构造系统，如图4所示，所述系统包括：

第一确定单元，用于根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差；

第二确定单元，用于根据光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后历史功率序列的偏自相关系数，以及所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后生成功率序列的偏自相关系数确定光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差；

构造单元，用于利用所述自相关系数均方差和偏自相关系数均方差构造光伏发电场景。

所述系统还包括：

第三确定单元，用于按下式确定光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数

上式中，pt^his为时刻t时的历史功率值，为时刻t+k时的历史功率值，k为时间间隔，k∈[1，m]；m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度；

第四确定单元，用于按下式确定所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的自相关系数

上式中，p't为时刻t时的生成功率值，p't+k为时刻t+k时的生成功率值；

所述系统还包括：

第五确定单元，用于按下式确定光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的偏自相关系数

上式中，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后1时段的历史功率序列的自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，为计算的中间量；

第六确定单元，用于按下式确定所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的偏自相关系数

上式中，为所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后1时段的生成功率序列的自相关系数，为所述历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的自相关系数，为计算的中间量。

所述第一确定单元，用于：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站滞后m时段内的自相关系数均方差ptl；

其中，为历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时刻的生成功率序列的自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度。

所述第二确定单元，用于：

按下式确定光伏发电场景各光伏场站滞后m时段内的偏自相关系数均方差ptp；

其中，为历史功率序列所对应生成功率序列与其滞后k时段的生成功率序列的偏自相关系数，为光伏发电场景各光伏场站的历史功率序列与其滞后k时段的历史功率序列的偏自相关系数，k为时间间隔，k∈[1，m]，m为历史功率序列和历史功率序列所对应生成功率序列的时间长度。

所述构造单元，用于：

获取光伏发电场景；

若光伏发电场景各光伏场站的自相关系数均方差小于均方差阈值，且光伏发电场景各光伏场站的偏自相关系数均方差小于偏均方差阈值，则所述光伏发电场景满足时间相关性约束条件，输出所述光伏发电场景。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。