一种功率持续时间的概率分布描述方法及装置与流程

本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种功率持续时间的概率分布描述方法及装置。

背景技术：

我国新能源发电技术持续快速发展，风电并网装机容量迅速增长。由于风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性，使得风电场的输出功率具有随机波动性，当大规模风电并网后，输出功率的随机波动性将给电力系统的规划和运行带来重大影响。

目前对风电功率持续时间的概率分布成果较少，主要采用逆高斯分布对风电功率状态的持续时间进行概率分布描述，其描述的是风电功率持续保持某一出力水平的时间长度，因此，需要提供一种功率持续时间的概率分布描述方法。

技术实现要素：

本发明提供一种功率持续时间的概率分布描述方法及装置，其目的是定量描述功率时域概率特性，使功率的随机特征进一步被认识和掌握，提升出力时间序列建模的精度。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种功率持续时间的概率分布描述方法，其改进之处在于，所述方法包括：

根据预设时间周期内归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型，确定各类型波动功率中各波动的功率持续时间；

根据各类型波动功率中各波动的功率持续时间，采用三参数burr分布拟合所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数；

通过所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数描述各波动的功率持续时间的概率分布。

优选的，所述厂站历史出力的波动功率类型，包括：

当ps＞a时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为大出力波动；

当b＜ps＜a时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为中出力波动；

当c＜ps＜b时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为小出力波动；

当ps＜c时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为低出力波动；

其中，ps为归一化处理后厂站的历史出力数据，a为第一阈值，b为第二阈值，c为第三阈值，a＞b＞c。

进一步的，按下式确定归一化处理后厂站的历史出力数据ps：

其中，pt为厂站的历史出力数据，pinstall为装机容量。

优选的，所述确定各类型波动功率中各波动的功率持续时间，包括：

按下式确定第i类波动功率中第j个波动的功率持续时间tij：

其中，为第i类波动功率中第j个波动的结束时刻，为第i类波动功率中第j个波动的起始时刻，i∈(1,p),p为预设时间周期内归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型总个数，j∈(1,q)，q为第i类波动功率中波动的总个数。

优选的，所述根据各类型波动功率中各波动的功率持续时间，采用三参数burr分布拟合所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数，包括：

按下式拟合第i类波动功率中第j个波动的概率分布函数f(tij)：

其中，tij为第i类波动功率中第j个波动的持续时间，αi为第i类波动功率的形状拟合参数，ki为第i类波动功率的第一尺度拟合参数，βi为第i类波动功率的第二尺度拟合参数。

一种功率持续时间的概率分布描述装置，其特改进之处在于，所述装置包括：

确定单元，用于根据预设时间周期内归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型，确定各类型波动功率中各波动的功率持续时间；

拟合单元，用于根据各类型波动功率中各波动的功率持续时间，采用三参数burr分布拟合所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数；

描述单元，用于通过所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数描述各波动的功率持续时间的概率分布。

优选的，所述确定单元，包括：

第一划分模块，用于当ps＞a时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为大出力波动；

第二划分模块，用于当b＜ps＜a时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为中出力波动；

第三划分模块，用于当c＜ps＜b时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为小出力波动；

第四划分模块，用于当ps＜c时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为低出力波动；

其中，ps为归一化处理后厂站的历史出力数据，a为第一阈值，b为第二阈值，c为第三阈值，a＞b＞c。

进一步的，所述确定单元，还包括：

第一确定模块，用于，按下式确定归一化处理后厂站的历史出力数据ps：

其中，pt为厂站的历史出力数据，pinstall为装机容量。

优选的，所述确定单元，包括：

第二确定模块，用于按下式确定第i类波动功率中第j个波动的功率持续时间tij：

其中，为第i类波动功率中第j个波动的结束时刻，为第i类波动功率中第j个波动的起始时刻，i∈(1,p),p为预设时间周期内归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型总个数，j∈(1,q)，q为第i类波动功率中波动的总个数。

优选的，所述拟合单元，包括：

按下式拟合第i类波动功率中第j个波动的概率分布函数f(tij)：

其中，tij为第i类波动功率中第j个波动的持续时间，αi为第i类波动功率的形状拟合参数，ki为第i类波动功率的第一尺度拟合参数，βi为第i类波动功率的第二尺度拟合参数。

本发明的有益效果：

本发明提供的技术方案：根据预设时间周期内归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型，确定各类型波动功率中各波动的功率持续时间；根据各类型波动功率中各波动的功率持续时间，采用三参数burr分布拟合所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数；通过所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数描述各波动的功率持续时间的概率分布，通过采用三参数burr分布拟合各类型波动功率的概率分布函数，可以描述各类型波动功率中各波动的功率持续时间的概率分布，从而可以定量描述功率时域概率特性，使功率的随机特征进一步被认识和掌握，从而更好的被利用和控制，提升出力时间序列建模的精度。

附图说明

图1是本发明一种功率持续时间的概率分布描述方法的流程图；

图2是本发明提供的实施例中大出力波动中第k个波动的持续时间概率分布拟合结果图；

图3是本发明提供的实施例中中出力波动中第k个波动的持续时间概率分布拟合结果图；

图4是本发明提供的实施例中小出力波动中第k个波动的持续时间概率分布拟合结果图；

图5是本发明提供的实施例中低出力波动中第k个波动的持续时间概率分布拟合结果图；

图6是本发明一种功率持续时间的概率分布描述装置的结构示意图。

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。

本发明提供的一种功率持续时间的概率分布描述方法，如图1所示，包括：

101.根据预设时间周期内归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型，确定各类型波动功率中各波动的功率持续时间；

102.根据各类型波动功率中各波动的功率持续时间，采用三参数burr分布拟合所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数；

103.通过所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数描述各波动的功率持续时间的概率分布。

具体的，所述步骤101，包括：

当ps＞a时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为大出力波动；

当b＜ps＜a时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为中出力波动；

当c＜ps＜b时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为小出力波动；

当ps＜c时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为低出力波动；

其中，ps为归一化处理后厂站的历史出力数据，a为第一阈值，b为第二阈值，c为第三阈值，a＞b＞c。

例如：历史出力数据的长度为1年，采样频率为15min，其中，第一阈值a为0.5,第二阈值b为0.3，第三阈值c为0.05。

确定了时间周期内厂站的归一化处理后的历史出力的波动功率类型，需要确定归一化处理后的历史出力数据，因此：

确定归一化处理后厂站的历史出力数据ps：

其中，pt为厂站的历史出力数据，pinstall为装机容量。

确定各类型波动功率中各波动的功率持续时间，包括：

按下式确定第i类波动功率中第j个波动的功率持续时间tij：

其中，为第i类波动功率中第j个波动的结束时刻，为第i类波动功率中第j个波动的起始时刻，i∈(1,p),p为预设时间周期内归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型总个数，j∈(1,q)，q为第i类波动功率中波动的总个数。

所述步骤102，包括：

按下式拟合第i类波动功率中第j个波动的概率分布函数f(tij)：

其中，tij为第i类波动功率中第j个波动的持续时间，αi为第i类波动功率的形状拟合参数，ki为第i类波动功率的第一尺度拟合参数，βi为第i类波动功率的第二尺度拟合参数。

例如，如图2所示，为大出力波动中第k个波动的持续时间概率分布拟合结果图，图3为中出力波动中第k个波动的持续时间概率分布拟合结果图，图4为小出力波动中第k个波动的持续时间概率分布拟合结果图，图5为低出力波动中第k个波动的持续时间概率分布拟合结果图。

可以通过下述步骤验证通过本发明的上述方法得到的各类型波动功率中各波动的概率分布函数的有效性，具体包括：

按下式确定实测拟合数据

按下式确定残差平方和wsse：

按下式确定均方根wrmse：

按下式确定系数wr-square：

其中，f()为所述各类型波动功率的概率分布函数，为实测数据中第i类波动功率中第k个波动的持续时间均分为n等份，其中第m份的中间时刻，m∈(1,n)，yikm为实测数据中第i类波动功率中第k个波动的持续时间均分为n等份，其中第m份对应的概率密度，为实测数据中第i类波动功率中第k个波动的持续时间对应的概率密度的平均数；

当wsse＜0.5，wrmse＜0.1，wr-square＞0.98时，所述各类型波动功率的概率分布函数有效。

本发明提供的一种功率持续时间的概率分布描述方法，可应用在风电站以及太阳能电站，用于描述风电站以及太阳能电站的功率持续时间的概率分布。

基于同一发明构思，本发明还提供一种功率持续时间的概率分布描述装置，如图6所示，所述装置包括：

确定单元，用于根据预设时间周期内归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型，确定各类型波动功率中各波动的功率持续时间；

拟合单元，用于根据各类型波动功率中各波动的功率持续时间，采用三参数burr分布拟合所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数；

描述单元，用于通过所述各类型波动功率中各波动的概率分布函数描述各波动的功率持续时间的概率分布。

优选的，所述确定单元，包括：

第一划分模块，用于当ps＞a时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为大出力波动；

第二划分模块，用于当b＜ps＜a时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为中出力波动；

第三划分模块，用于当c＜ps＜b时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为小出力波动；

第四划分模块，用于当ps＜c时，归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型为低出力波动；

其中，ps为归一化处理后厂站的历史出力数据，a为第一阈值，b为第二阈值，c为第三阈值，a＞b＞c。

进一步的，所述确定单元，还包括：

第一确定模块，用于，按下式确定归一化处理后厂站的历史出力数据ps：

其中，pt为厂站的历史出力数据，pinstall为装机容量。

优选的，所述确定单元，包括：

第二确定模块，用于按下式确定第i类波动功率中第j个波动的功率持续时间tij：

其中，为第i类波动功率中第j个波动的结束时刻，为第i类波动功率中第j个波动的起始时刻，i∈(1,p),p为预设时间周期内归一化处理后厂站的历史出力数据的波动功率类型总个数，j∈(1,q)，q为第i类波动功率中波动的总个数。

优选的，所述拟合单元，包括：

按下式拟合第i类波动功率中第j个波动的概率分布函数f(tij)：

其中，tij为第i类波动功率中第j个波动的持续时间，αi为第i类波动功率的形状拟合参数，ki为第i类波动功率的第一尺度拟合参数，βi为第i类波动功率的第二尺度拟合参数。

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。