一种基于多源数据融合的光伏电站发电量预测方法及系统与流程

本发明属于智能电网，尤其涉及一种基于多源数据融合的光伏电站发电量预测方法及系统。

背景技术：

1、当前电力系统进行有功调度时，通常将分布式电源的预测结果作为外部输入，依据历史出力数据和气象参数建立回归模型，向调度主站提供有功功率期望出力参考曲线，用于编制全网功率平衡计划，并维持网架潮流断面的稳定，随着大容量分布式光伏接入比例提高，不同区域的气象条件变化更加不稳定，光伏并网点有功功率也更容易出现间歇性波动，现有依赖时空统计均值的预测方法，对短时、快速的潮流冲击吸收能力不足。

2、当气象条件发生突变时，光伏汇集站并网点的实际出力与预测出力之间会产生时间上的偏差，并向网架注入暂态功率扰动，现有方式通常先完成发电量预测，再进行潮流断面校核，预测环节和安全校核环节在时序上前后级联，各节点导纳参数与本地逆变器控制回路之间缺少动态配合，容易使调度指令下发和逆变器响应之间产生通信时延，进而引起有功参数发散和潮流断面振荡，运行人员往往只能采用保守限发的方式处理，为降低潮流越限风险，常规做法会尝试提高数据采集频率，或者加快预测计算频率，以弥补信息更新不及时的问题，但这种单纯增加计算密度的方式容易使工业中央处理器接近算力饱和，同时增加通信开销和设备成本，除了上述提及的处理器算力饱和与通信开销等硬件局限外，现有的控制方法在应对全网断面越限时同样存在不足，例如，公开号为cn121484883a的中国发明专利申请公开了一种基于断面灵敏度与源荷特征的潮流越限消除方法、装置、终端设备及存储介质，虽然通过断面预分类构建针对性子模型来尝试压缩计算复杂度，但该方法隐性依赖于源荷特征准静态分布的底层属性，面对高比例分布式光伏并网工况下短时、快速的暂态潮流冲击，由于该方案缺乏预测与安全校核的时序重塑，且缺乏针对逆变器本地控制回路调节周期的自适应反馈闭环，依然难以避免控制迟滞，无法有效抑制逆变器集群的控制弹跳与潮流谐振，由于系统缺少面向网架阻抗变化的导纳反馈闭环，现有方式仍难以抑制逆变器集群控制回路的频繁振荡，也没有解决预测曲线与网架实际潮流约束相互脱节的问题。

3、因此，如何在有功功率预测过程中融合多源数据变化和网架阻抗对潮流分布的影响，重新组织有功功率预测与潮流断面安全边界校核的时序流程，并在不同风险区间下实现有功出力的自适应控制和暂态稳定调节，成为本发明所要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决重塑功率预测与潮流断面校核时序流程以实现有功出力自适应截断控制与暂态电压稳定对冲调节的问题。

2、在本技术方案中，一种基于多源数据融合的光伏电站发电量预测方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，获取网架节点的拓扑导纳特征参数，提取联络线断面的有功潮流功率流向特征，构建网架节点有功-断面潮流灵敏度矩阵，据其生成受控节点有功调度权值向量；

4、步骤s2，将光伏电站的有功功率预测期望值序列与受控节点有功调度权值向量并行引入潮流安全校核逻辑，同步计算潮流断面安全边界，确立全网潮流断面越限风险系数；

5、步骤s3，获取当前采样时段内并网点实时潮流功率，计算其与有功功率预测期望值序列之间的有功功率偏差量，并计算有功功率偏差量在滑动控制窗口内的离散一阶梯度变化率；

6、步骤s4，根据全网潮流断面越限风险系数与离散一阶梯度变化率的绝对值确定控制区间并调节采样控制周期值，计算有功功率补偿调节量，控制光伏逆变器集群的有功出力状态；其中，在变化率绝对值连续m个周期小于扰动门限时，设定有功功率补偿调节量为0；在全网潮流断面越限风险系数处于0.75至0.90内时，保持采样控制周期值为标准基准周期值；在全网潮流断面越限风险系数大于0.90时，缩短采样控制周期值至其0.2倍。

7、优选的，步骤s4包括以下子步骤：步骤s41，当离散一阶梯度变化率的绝对值在连续多个采样控制周期值内均小于设定的微幅扰动门限时，判定并网点实时潮流功率的波动处于有功潮流低频噪声区间；步骤s42，将自适应调节系数的标定值设定为0，保持有功功率补偿调节量为0，控制光伏逆变器集群维持当前的出力状态。

8、优选的，步骤s4还包括以下子步骤：步骤s43，当全网潮流断面越限风险系数大于0.90且处于第二控制区间内时，缩短采样控制周期值；步骤s44，将采样控制周期值设定为标准基准周期值的0.2倍，并根据缩短后的采样控制周期值更新有功功率补偿调节量。

9、优选的，还包括以下步骤：步骤s5，获取并网点的实时频率值，当实时频率值超过设定的频率极限门限，且全网潮流断面越限风险系数大于设定的安全阈值时，停止调节采样控制周期值，并根据设定的下垂控制特性曲线调节光伏逆变器集群的有功出力状态。

10、优选的，步骤s1包括以下子步骤：步骤s11，获取受控网架内各个节点的互联阻抗数据，并提取联络线断面在不同功率流向下的节点导纳矩阵特征值；步骤s12，根据节点导纳矩阵特征值计算各个受控节点对联络线断面功率波动的潮流灵敏度系数，组合潮流灵敏度系数以生成网架节点有功-断面潮流灵敏度矩阵。

11、优选的，步骤s2包括以下子步骤：步骤s21，计算网架节点有功-断面潮流灵敏度矩阵的奇异值分解，以生成受控节点有功调度权值向量；步骤s22，将有功功率预测期望值序列与受控节点有功调度权值向量并行引入潮流安全校核逻辑中，计算全网网架节点的潮流分布状态，并根据潮流分布状态与网架安全裕度之间的偏离程度，计算得到全网潮流断面越限风险系数。

12、优选的，步骤s3包括以下子步骤：步骤s31，在滑动控制窗口内设定固定数量的采样控制周期值；步骤s32，获取当前时段内的有功功率偏差量，计算有功功率偏差量在连续多个采样控制周期值内的离散差值，以生成离散一阶变化率。

13、优选的，步骤s4包括以下子步骤：步骤s45，将有功功率补偿调节量映射为各个光伏逆变器节点的功率分配系数，并通过有功功率调度通道下发至对应的光伏逆变器节点；步骤s46，通过各个光伏逆变器节点根据功率分配系数调整自身输出功率，以改变光伏逆变器集群的有功出力状态。

14、优选的，在步骤s1之前还包括以下步骤：步骤s0，获取历史气象观测数据、历史出力数据以及实时工况运行数据，归一化处理并时间同步对齐获取到的数据，以生成有功功率预测期望值序列。

15、一种基于多源数据融合的光伏电站发电量预测系统，其用于实现一种基于多源数据融合的光伏电站发电量预测方法，包括：

16、数据特征提纯模块，用于获取历史气象观测数据、历史出力数据以及实时工况运行数据，归一化处理并时间同步对齐获取到的数据，以生成有功功率预测期望值序列；

17、网架拓扑分析模块，用于获取网架节点的拓扑导纳特征参数，提取联络线断面的有功潮流功率流向特征，构建网架节点有功-断面潮流灵敏度矩阵，并根据网架节点有功-断面潮流灵敏度矩阵生成受控节点有功调度权值向量；

18、潮流边界校核模块，用于将有功功率预测期望值序列与受控节点有功调度权值向量并行引入潮流安全校核逻辑，同步计算潮流断面安全边界，确立全网潮流断面越限风险系数；

19、暂态偏差计算模块，用于获取当前采样时段内并网点实时潮流功率，计算并网点实时潮流功率与有功功率预测期望值序列之间的有功功率偏差量，并计算有功功率偏差量在滑动控制窗口内的离散一阶变化率；

20、自适应对冲调度控制模块，用于根据全网潮流断面越限风险系数与离散一阶变化率的绝对值确定控制区间并调节采样控制周期值，计算有功功率补偿调节量，控制光伏逆变器集群的有功出力状态。

21、相对于现有技术，本发明一种基于多源数据融合的光伏电站发电量预测方法及系统，具有以下优势：

22、1、在多源数据融合的光伏电站发电量预测中，通过将并网点实时潮流功率与有功功率预测期望值进行比较，并结合有功功率偏差量的变化情况识别微幅扰动，本发明能够避免光伏逆变器集群因气象条件的小幅波动而频繁调节，在偏差变化较小时，使有功功率补偿调节量保持为0，能够减少不必要的控制动作，使逆变器集群维持相对稳定的出力状态，从而降低控制回路反复动作带来的设备损耗和运行风险。

23、2、通过引入网架节点有功-断面潮流灵敏度矩阵和受控节点有功调度权值向量，本发明使有功功率预测期望值序列在形成调度依据的同时，与潮流断面安全边界进行同步校核，这样可以减少传统方式中先预测、后校核带来的时序滞后，使调度侧更及时地识别潮流断面的越限趋势，提高对全网潮流安全状态的判断速度和调度响应的及时性。

24、3、当全网潮流断面越限风险系数升高时，本发明通过缩短采样控制周期值，使有功功率补偿调节量能够更快随并网点功率偏差变化而更新，该方式提高了光伏逆变器集群对重载或暂态工况的有功响应能力，减小长控制周期带来的调节迟滞，有利于抑制潮流振荡，并使潮流断面安全边界的收敛过程更加平稳。