考虑新能源不确定性的电网运行方式概率计算方法与流程

1.本发明涉及电力系统自动化控制技术领域，尤其涉及一种考虑新能源不确定性的电网运行方式概率计算方法。


背景技术：

2.新能源发电量及其占比越来越高，送端电网大规模新能源集中并网，华北、东北、西北已建成多个千万千瓦级新能源基地，节点注入功率波动性增加，受端大量新能源分布式并网，主动参与电网运行的柔性负荷规模增加，负荷波动的幅度和随机性加大，因此，大电网运行方式不确定性显著。目前的电网安全维运是基于安全稳定导则规定的三级设防标准，采用按5分钟时间间隔下发的全网统一e文件生成对应断面时刻的运行方式数据，针对人工设置或考虑外部环境自动生成的预想故障集，开展电网安全稳定评估与控制决策。
3.现有电网安全稳定分析基于电网单一确定性运行方式进行安全稳定评估与优化决策，未考虑新能源不确定性的影响，无法对某一未来运行方式的不确定性进行测量，即无法对新能源厂站的未来运行方式进行概率计算。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种考虑新能源不确定性的电网运行方式概率计算方法，用于根据新能源不确定性的影响对新能源厂站的未来运行方式进行概率计算。
5.一种考虑多新能源场站不确定性及相关性的电网运行方式概率计算方法。传统基于确定性的电网运行方式分析无法给出未来考虑不确定性的电网运行方式概率，无法评估预防控制策略的适用性。
6.本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种考虑新能源不确定性的电网运行方式概率计算方法，包括：
8.分析电网新能源不确定性，得到所述电网中的新能源场站si(i＝1，2，...，n)的出力表示范围rai；
9.根据所述出力表示范围rai计算所述新能源场站si的未来预置出力pi的概率pri；
10.通过分析所述新能源场站si与新能源场站sk(k＝1，2，...，n，k≠i)之间的出力相关性ρ
ik
，得到相关系统矩阵c；
11.基于所述相关系统矩阵c中的所述出力相关性ρ
ik
计算出电网运行方式概率pr。
12.较优地，所述分析电网新能源不确定性包括：
13.获取所述新能源场站si(i＝1，2，...，n)的历史预测出力数据f
ij
和实际出力数据a
ij
，其中，j＝1，2，...，m；
14.计算出所述新能源场站si的误差数据e
ij
，所述误差数据e
ij
的计算公式为：
15.e
ij
＝a
ij-f
ij
16.计算出所述误差数据e
ij
的标准差δi，所述标准差δi计算公式为：
[0017][0018]
其中，所述为所述误差数据e
ij
的期望值；
[0019]
给定所述新能源场站si的置信区间in，所述置信区间in的取值范围为[94％，99％]；
[0020]
所述新能源场站si在所述置信区间in的误差数据e
ij
应满足：
[0021][0022]
其中，所述k
bdi
为标准正态分布累计概率密度函数的反函数值；
[0023]
给定未来电网运行方式生成数量qu，所述qu的取值范围为[100，150]；
[0024]
计算出所述新能源场站si的所述出力表示范围rai，所述rai的计算公式为：
[0025][0026]
较优地，所述根据所述出力表示范围rai计算所述新能源场站si的未来预置出力pi的概率pri包括：
[0027]
获取所述新能源场站si的未来预测数据prei、以及所述未来预置出力pi；
[0028]
计算出所述新能源场站si的所述未来预置出力pi的概率pri：
[0029][0030]
其中，所述ei为所述未来预置出力pi和所述未来预测数据prei的差值，所述所述均为标准正态分布累计概率密度函数。
[0031]
较优地，所述通过分析所述新能源场站si与新能源场站sk(k＝1，2，...，n，k≠i)之间的出力相关性ρ
ik
、得到相关系统矩阵c包括：
[0032]
计算所述新能源场站si和所述新能源场站sk之间的出力相关性ρ
ik
：
[0033][0034]
其中，所述δk为所述新能源场站sk的误差数据e
kj
的标准差，所述cov(i，k)为所述
新能源场站si和所述新能源场站sj的出力误差协方差；
[0035]
根据所述出力相关性ρ
ik
推导出所述相关系统矩阵c为：
[0036][0037]
较优地，当所述相关系统矩阵c中的所有所述出力相关性ρ
ik
均小于0.05时，基于所述相关系统矩阵c中的所述出力相关性ρ
ik
计算出电网运行方式概率pr的计算公式为：
[0038][0039]
较优地，当所述相关系统矩阵c中存在不小于0.05的所述出力相关性ρ
ik
时，基于所述相关系统矩阵c中的所述出力相关性ρ
ik
计算出电网运行方式概率pr包括：
[0040]
获取所述新能源场站si的未来预置出力{p1，p2，...，pi，...，pn}，并计算出功率向量ps：
[0041]
ps＝|p
1-pre1，p
2-pre2，...p
i-prei…
p
n-pren|
[0042]
根据所述功率向量ps设置区域矩阵上限p
s
和区域矩阵下限p
s-：
[0043]
p
s
＝|p
1-pre1 ra1，p
2-pre2 ra2，...p
i-prei rai...p
n-pren ran|
[0044]
p
s-＝|p
1-pre
1-ra1，p
2-pre
2-ra2，...p
i-pre
i-rai...p
n-pre
n-ran|
[0045]
计算所述新能源场站si的所述运行方式t(t＝1，2，...，qu)的分布函数f，所述分布函数f的计算公式为：
[0046][0047][0048]
根据所述分布函数f计算出所述电网运行方式概率pr：
[0049][0050]
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的考虑新能源不确定性的电网运行方式概率计算方法，通过计算电网中新能源场站si的出力表示范围rai、分析新能源场站si与新能源场站sk之间的出力相关性ρ
ik
和相关系统矩阵c，来计算出电网运行方式概率pr，将多新能源场站的不确定性及相关性考虑在计算过程内，实现电网运行方式概率计算。
附图说明
[0051]
图1为本发明的考虑新能源不确定性的电网运行方式概率计算方法流程图。
具体实施方式
[0052]
以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
[0053]
如图1所示，本发明提供一种考虑新能源不确定性的电网运行方式概率计算方法，考虑多新能源场站不确定性及相关性，根据历史新能源运行数据，分析新能源场站出力的
相关性，计算未来短时间尺度的电网运行方式概率。具体包括以下步骤：
[0054]
步骤s1，分析电网新能源不确定性，得到电网中的新能源场站si(i＝1，2，...，n)的出力表示范围rai，其中，电网的新能源场站的数量n；
[0055]
步骤s2，根据出力表示范围rai计算新能源场站si的未来预置出力pi的概率pri；
[0056]
步骤s3，通过分析新能源场站si与新能源场站sk(k＝1，2，...，n，k≠i)之间的出力相关性ρ
ik
，得到相关系统矩阵c；
[0057]
步骤s4，基于相关系统矩阵c中的出力相关性ρ
ik
计算出电网运行方式概率pr。
[0058]
步骤s1分析电网新能源不确定性的具体步骤包括：
[0059]
1-1)获取新能源场站si(i＝1，2，...，n)的历史预测出力数据f
ij
和实际出力数据a
ij
，其中，j＝1，2，...，m，新能源场站si共m点数据；
[0060]
1-2)计算出新能源场站si的误差数据e
ij
，误差数据e
ij
的计算方法如公式(1)：
[0061]eij
＝a
ij-f
ij
ꢀꢀꢀ
(1)
[0062]
1-3)计算出误差数据e
ij
的标准差δi，标准差δi的计算方法如公式(2)：
[0063][0064]
其中，为误差数据e
ij
的期望值；
[0065]
1-4)给定新能源场站si的置信区间in，其中，置信区间in的取值范围为[94％，99％]；
[0066]
1-5)新能源场站si在置信区间in的误差数据e
ij
应满足公式(3)：
[0067][0068]
其中，k
bdi
为标准正态分布累计概率密度函数的反函数值；
[0069]
1-6)给定未来电网运行方式生成数量qu，qu的取值范围为[100，150]，是根据未来电网运行方式分析的精度要求和计算能力确定；
[0070]
1-7)计算出新能源场站si的出力表示范围rai，rai的计算方法如公式(4)：
[0071][0072]
步骤s2根据出力表示范围rai计算新能源场站si的未来预置出力pi的概率pri的具体步骤包括：
[0073]
2-1)获取新能源场站si的未来预测概率prei；
[0074]
2-2)计算出新能源场站si的未来预置出力pi的概率pri：
[0075][0076]
其中，ei为未来预置出力pi和未来预测数据prei的差值，的差值，均为标准正态分布累计概率密度函数。
[0077]
步骤s3通过分析新能源场站si与新能源场站sk(k＝1，2，...，n，k≠i)之间的出力相关性ρ
ik
、得到相关系统矩阵c的具体实施步骤包括：
[0078]
3-1)计算新能源场站si和新能源场站sk之间的出力相关性ρ
ik
，如公式(6)：
[0079][0080]
其中，δk为新能源场站sk的误差数据e
kj
的标准差，cov(i，k)为新能源场站si和新能源场站sj的出力误差协方差；
[0081]
3-2)根据出力相关性ρ
ik
推导出相关系统矩阵c为：
[0082][0083]
此时，需判断相关系统矩阵c中的各个出力相关性ρ
ik
的数值与阈值0.05的关系。
[0084]
当相关系统矩阵c中的所有出力相关性ρ
ik
均小于0.05时，步骤s4基于相关系统矩阵c中的出力相关性ρ
ik
计算出电网运行方式概率pr的计算方式采用公式(8)：
[0085][0086]
进一步地，当相关系统矩阵c中存在不小于0.05的出力相关性ρ
ik
时，步骤s4基于相关系统矩阵c中的出力相关性ρ
ik
计算出电网运行方式概率pr的计算步骤包括：
[0087]
4-1)获取新能源场站si的未来预置出力{p1,p2,
…
,pi,
…
,pn}，并计算出功率向量ps：
[0088]
ps＝|p
1-pre1,p
2-pre2,...p
i-prei...p
n-pren|
ꢀꢀꢀ
(9)
[0089]
4-2)根据功率向量ps设置区域矩阵上限p
s
和区域矩阵下限p
s-：
[0090]
p
s
＝|p
1-pre1 ra1,p
2-pre2 ra2,...p
i-prei rai...p
n-pren ran|
ꢀꢀꢀ
(10)
[0091]
p
s-＝|p
1-pre
1-ra1,p
2-pre
2-ra2,...p
i-pre
i-rai...p
n-pre
n-ran|
ꢀꢀꢀ
(11)
[0092]
4-3)计算新能源场站si的运行方式t(t＝1,2,
…
,qu)的分布函数f，分布函数f的计算方式如公式(12)和公式(13)：
[0093]
[0094][0095]
4-4)根据分布函数f计算出电网运行方式概率pr，如公式(14)所示：
[0096][0097]
通过本发明实施例的计算方案，将多新能源场站的不确定性及相关性考虑在计算过程内，根据历史新能源运行数据，分析新能源场站出力的相关性，实现未来短时间尺度的电网运行方式概率的计算。
[0098]
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。