一种基于综合法的日风电出力序列场景生成方法与流程

本申请涉及风电出力场景生成，尤其涉及一种基于综合法的日风电出力序列场景生成方法。

背景技术：

1、迄今我国风、光电厂总装机容量已达到5.34亿千瓦，随着“双碳”目标的推进，未来几年将有更大规模的新能源并网，有力地促进新型电力系统的建设和发展。新能源的大量并网，在使得电网运行更加绿色环保和可持续化的同时，其天生的波动性及可控性差的特点，也给电网的安全稳定运行及规划带来很多影响。为了实现对于未来一段时期内电网的电力电量平衡、安全稳定分析和校核计算，需要未来相应时期内的准确的新能源出力场景信息，其准确程度直接影响电网运行的安全性、稳定性和经济性。因此，如何依据新能源出力历史信息，生成接近其随机波动规律的出力场景，是近些年新能源并网和消纳领域很受关注的研究课题之一。

2、新能源电厂场景生成方法的优劣与否取决于所生成场景的分布特性、波动特性、自相关特性等是否符合历史出力序列的统计规律。目前风电场景生成方法大致包括风速法和风电出力法。

3、风速法的缺点是所生成场景相对于历史数据所蕴含的随机规律而言误差偏大，因为该类方法大多是假设风电厂所有机组所测得的风速均一样，然后采用风电机组厂家提供的单台风电机组的出力与风速之间的映射关系而获得出力场景；而实际上风电场中的每台机组所在位置的风速因受地形及周围风机的遮蔽效应等影响，其风速是不一样的，故其所生成场景准确性相对偏低。

4、风电出力法省去了风速—风电转换这一过程，避免了误差的放大，而使得其所生成场景具有较高的精度。由于该类场景生成方法多为对每一时刻单点离散的历史数据的模拟而生成未来场景，即对于一天的风电出力序列采取逐点生成96个数据(分辨率15min)，没有考虑每日风电序列均值、标准差等日出力特性的变化规律，以及不同日风速类型之间的转换关系，使得所生成场景往往只是分布特性满足要求，或者自相关特性满足要求，难以使得分布特性和自相关特性同时满足要求。

技术实现思路

1、本申请提供了一种基于综合法的日风电出力序列场景生成方法，其技术目的是提高日风电出力序列场景的生成准确性，并使其分布特性和自相关特性同时满足要求。

2、本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种基于综合法的日风电出力序列场景生成方法，包括：

4、s1：将历史1年的历史日风电出力序列划分成季度集合，且该季度集合内各个季度的月均出力一致；

5、s2：获取季度集合内每一天的日风电出力的日特性指标，通过k-means聚类方法对日特性指标进行聚类计算，根据聚类结果对季度集合的日类型进行划分；

6、s3：对各个季度内日类型转移至马尔科夫状态的状态转移矩阵进行构建，通过状态转移矩阵得到未来一段时期内每一日的日类型；基于copula函数对各日类型下日特性指标的联合分布函数进行构建，基于联合分布函数和多重蒙特卡洛抽样确定未来一段时期内每一日的日特性指标；

7、s4：采用优化技术并根据未来一段时期内每一日的日特性指标和历史日风电出力序列生成相应日的96点日风电出力序列场景以及未来一段时期内的96点日风电出力序列场景。

8、本申请的有益效果在于：(1)把1年历史日风电出力序列数据更为合理地划分为不同季度数据集的新方法，基于k-means聚类方法和日特性指标把各个季度数据划分为不同日类型集合新方法；(2)基于马尔科夫过程的日类型状态转移矩阵、日类型特性指标联合分布函数及多重蒙特卡洛抽样的未来一段时期日特性指标场景生成新方法；(3)基于日特性指标及优化技术的96点日风电出力序列场景生成新方法；(4)包括持续极端日的日风电出力序列场景生成方法。综上，本申请所述方法在分布特性和自相关特性上能与实际数据保持一致，相应证明了本申请所述方法的有效性和可行性；同时，本申请综合考虑因素较为完善且工程实施方便，相应具有较好的工程推广价值。

技术特征：

1.一种基于综合法的日风电出力序列场景生成方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤s33包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s4包括：从历史日风电出力序列选择出与所述日特性指标最近的96点日风电出力序列作为基准序列m(t)，对基准序列m(t)进行优化调整以使生成序列z(t)和基准序列m(t)之间的误差平方和最小，且生成序列z(t)的日特性指标与基准序列m(t)的日特性指标尽可能的接近，表示为：

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在历史日风电出力序列存在持续极端日的条件下生成未来一段时期内的96点日风电出力序列场景，包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对历史日风电出力序列中的极端日进行划分，包括：

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤s53包括：

技术总结
本发明公开了一种基于综合法的日风电出力序列场景生成方法，涉及风电出力场景生成技术领域，解决了日风电出力序列场景生成的准确性较低、且其分布特性和自相关特性不能同时满足要求的技术问题，其技术方案要点是把1年历史日风电出力序列数据更为合理地划分为不同季度集合，基于k‑means聚类方法和日特性指标把各个季度数据划分为不同日类型集合；基于日类型状态转移矩阵、日特性指标联合分布函数及多重蒙特卡洛抽样的未来一段时期日特性指标场景生成；基于日特性指标及优化技术的96点日风电出力序列场景生成。实现在分布特性和自相关特性上与实际数据保持一致，同时综合考虑因素较为完善且工程实施方便，相应具有较好的工程推广价值。

技术研发人员：王子强,辛阔,马骞,李建设,袁泉,刘春晓,许琴,刘一鸣
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14