一种基于增率变化规律的光伏电站最大出力过程计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏电站出力特性研究，具体的说是一种基于增率变化规律的光伏电 站最大出力过程计算方法。
【背景技术】
[0002] 光伏电站的输出功率受日照强度、环境温度、四季变化等自然气候条件影响，呈现 一定的随机性、间歇性和周期性。由于目前光伏电站接入电网时采用最大发电原则，其输出 功率的间歇性和随机性对电网的安全和稳定性造成极大影响，因此在电网接入大规模光伏 电力时，分析光伏电站出力特性具有重要意义。
[0003] 常规的方法是采用预报方式来预测光伏电站出力，目前预报方法主要分为三类： (a) 直接预测法，即基于历史天气资料和同期光伏发电资料，采用统计方法进行分析建模； (b) 物理模型法中的基于太阳总辐射和光电转换效率原理的预报；（c)物理模型法中的基于 太阳总辐射和光伏I/V特性曲线的仿真预报。
[0004] -般的统计预测方法有线性回归模型、支持向量机模型、神经网络等，此类方法需 要大量历史数据。物理模型法的预测精度较高，具有一定物理意义，但是需要建立合适的光 伏电池的转换效率模型或光伏电站原件I/V特性曲线，并且依赖于太阳总辐射的预报精度。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于增率变化规律的光伏电站最大 出力过程计算方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
[0007] -、一种基于增率变化规律的光伏电站最大出力过程计算方法，包括：
[0008] S1以平均波动幅度参数为衡量指标，对光伏电站的各历史日出力序列进行平稳度 检验，初选出平稳度较高的前a%的历史日出力序列，记为初选序列，a%为经验值；
[0009] S2获取初选序列对应的历史日出力增率序列，历史日出力增率序列由各时刻的出 力增率组成，其中t时刻出力增_
[0010] S3以平均波动幅度参数为衡量指标，对历史日出力增率序列进行平稳度检验，优 选出平稳度较高的前b%的历史日出力增率序，记为优选序列，b%为经验值；
[0011] S4人工提炼形态相似的优选序列的共性形态，即典型过程;连接典型过程中曲线 部分的相邻拐点，获得由首尾两段斜率为〇的直线段和中部折线段构成的折线型典型过程， 所有折线型典型过程构成日最大出力模型；
[0012] S5确定日最大出力模型的时间参数和形状参数，即对各折线型典型过程逐一执 行：
[0013] 5.1采用天体运动规律推求各日的理论日出时间和理论日落时间，计算折线型典 型过程对应时期段的理论日出时间和理论日落时间的平均值，并将平均值分别作为该折线 型典型过程中部折线段起点和终点对应的时刻；
[0014] 5.2将对应优选序列时间节点的平均值分别赋给折线型典型过程对应的时间节 占.
[0015] 5.3分别求解中部折线段各直线段的斜率，具体为:对对应优选序列中与直线段对 应的部分序列分别进行线性拟合，得拟合直线的斜率，斜率平均值即直线段的斜率；
[0016] 本步骤中对应优选序列即当前折线型典型过程的对应优选序列；
[0017] S6逐时段求解折线型典型过程的增率面积，增率面积随时段变化即光伏电站的日 最大出力过程；
[0018] 上述，Ppv.t和Ppv.t-1分别表示历史日出力序列t、t-l时刻的出力；Δ t表示t、t-l时 刻间隔的时段长。
[0019] 步骤1具体为：
[0020] 分别计算各历史日出力序列的平均波动幅度参数K;
[0021] 按K从小到大对各历史日出力序列排序；
[0022] 取排名前a%的历史日出力序列为初选序列，a%为经验值。
[0023] 所述的历史日出力序列的平均波动幅度参藝
其中，tr和td分 别表示出力起始时间和出力终止时间；Tr为出力时长；Δ Ppv.tiPpv.t-PpvK，Δ Ppv.t表示当 前历史日出力序列t时刻的出力波动幅度;Ppv.t和Ppv.t-1分别表示当前历史日出力序列t时 刻、t-Ι时刻的出力.表示当前历史日出力序列的日出力平均值。
[0024] 步骤S3具体为：
[0025]分别计算各历史日出力增率序列的平均波动幅度参数K;
[0026]按K从小到大对各历史日出力增率序列排序；
[0027]取排名前b%的历史日出力增率序列为优选序列，b%为经验值。
[0028]所述的历史日出力增率序列的平均波动幅度参数
其中，tr和td分别表示出力起始时间和出力终止时间;Tr为出力时长;ppvd,t、p Pvd,t-i分别表示 当前历史日出力增率序列t、t_l时刻的出力增率；巧,./为当前历史日出力增率序列的出力 增率平均值。
[0029]子步骤5.1中，采用优选序列的实际出力起始时间和实际出力终止时间分别修正 理论日出时间和理论日落时间，计算折线型典型过程对应时期段的理论日出时间和理论日 落时间修正后的平均值，并将平均值分别作为该折线型典型过程中部折线段起点和终点对 应的时刻；其中，采用优选序列的实际出力起始时间和实际出力终止时间分别修正理论日 出时间和理论日落时间具体为：
[0030] 将符合当前折线型典型过程的优选序列按照日期排序；
[0031] 获取各优选序列的实际出力起始时间和实际出力终止时间，并分别计算各优选序 列对应日实际出力起始时间和理论日出时间、实际出力终止时间和理论日落时间的偏差， 分别记为日出偏差和日落偏差；
[0032]计算所有优选序列的日出偏差和日落偏差的平均值，记为日出时间修正值和日落 时间修正值；
[0033]采用日出时间修正值和日落时间修正值分别修正折线型典型过程对应时期段的 理论日出时间和理论日落时间。
[0034]二、一种基于日最大出力过程的日最大出力过程预测方法，包括：
[0035]步骤1，采用权利要求1所述的方法获得日最大出力过程；
[0036]步骤2,根据全年历史日出力序列获得最大出力随日期的变化，具体为：
[0037] 从1月1日起，以X天为步长将全年历史日出力序列分为η系列，最后不足X天的历史 日出力序列单独为一系列；
[0038] 取各系列中最大出力点《）：其中，X按需人为设定；为当前系列中最 大出力，k为最大出力/Vi,从所对应的日期；
[0039] 分析序列，修正跳跃点；
[0040] 采用线性插值法对(心iV+U)序列进行拟合，得最大出力随日期的变化过程；
[0041] 步骤3,根据气象预报确定预测日对应的折线型典型过程，提取该折线型典型过程 对应的日最大出力过程;同时，获得预测日的理论日出时间和理论日落时间；
[0042]步骤4,根据步骤4.1获得的最大出力随日期的变化过程，获得预测日的最大出力， 即日中时刻出力；
[0043]步骤5,将预测日的理论日出时间、理论日落时间作为出力起始时间和出力终止时 间，将预测日的出力起始时间、出力终止时间和日中时刻出力代入步骤3提取的日最大出力 过程，得预测日的日最大出力过程。
[0044]和现有技术相比，本发明具有如下特点：
[0045] 1、本发明依托于统计学与天体运动周期性规律，构建了物理机理明确的基于增率 变化规律的光伏电站最大出力模型，并提出了一种切实可行简洁高效的求解方法，对光伏 电站出力特性研究具有一定指导意义。
[0046] 2、本发明简洁可靠，便于使用与操作。
【附图说明】
[0047]图1为本发明的流程框图；
[0048]图2~5为实施例中的优选日出力增率序列；
[0049] 图6为实施例中第一种单一典型过程示意图；
[0050] 图7为实施例中第二种单一典型过程示意图。
【具体实施方式】
[0051] 下面将结合实施例（以青海乌兰光伏电站为例）对本发明技术方案做进一步具体 说明。
[0052] 首先，本发明基于天体运动周期性规律与光伏电站出力特性提出了光伏电站日最 大出力过程的概念。
[0053]光伏电站日最大出力过程的定义为:天气晴朗无云、所有光伏电池正常工作状态 下光伏电站的日出力过程。根据光伏电站日最大出力过程的定义，认为一年中某天的光伏 电站最大出力过程即这一天光伏电站的最大可能出力过程，由于天体运动的周期性规律， 可将光伏电站日最大出力过程视为确定性过程。
[0054]下面基于所定义的光伏电站日最大出力过程计算光伏电站最大出力过程，具体步 骤如下：
[0055] 步骤1，以平均波动幅度参数K为平稳度衡量指标，对光伏电站的各历史日出力序 列进行平稳度检验，初选出高平稳度的历史日出力序列，记为初选序列。
[0056] 采用式(1)分别计算各历史日出力序列的平均波动幅度参数