[发明专利]一种生成模拟相关风速的方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式电源电力系统领域，尤其涉及一种生成模拟相关风速的方法。

背景技术

随着对环境问题的关注和技术的进步，风力发电越来越得到重视，风电接入电力系统产生的影响不可避免。风力发电是将风能转换成电能，其出力很大程度上受到风速的影响，风速的波动会导致风机出力的波动，进而影响电网。电力系统仿真结果的可靠性在很大程度会受到仿真模型准确性的影响，因此如何更好的模拟实际风速对含风机电网的研究十分重要。

一个地区风速的模拟经常采用概率分布模型，默认风速符合Weibull分布^[1]。电网在实际运行中，可能会有多个地点接入风机，而各个地点的风速各不相同。为了使仿真更加符合实际，在仿真实验中需要对不同地点风速相关关系加以考虑。对于风速的相关性仿真有Nataf逆变换法、Copula函数和风速的序列时移等。文献[2]采用Nataf逆变换，考察了风速相关性对于最优潮流的影响。文献[3]利用Copula函数建立了多风电场的风速相关模型，分析了其对风电接入能力的影响。文献[4]利用时间序列，分析了考虑风速相关性的两风电场电网的发电能力研究。

但是对于三个以上的风电场的相关性研究，更多的是利用Cholesky对相关矩阵分解以进行Nataf逆变换或者利用时序仿真技术。对于利用Cholesky相关矩阵分解的方法来生成相关正态变量最终生成相关风速存在着一定的缺陷：1.计算过程较为复杂，需要对矩阵进行分解。2.最终生成的模拟风速相关系数矩阵和实际值有较大的误差。

发明内容

本发明提供了一种生成模拟相关风速的方法，本发明应用改进PS算法生成模拟相关风速，降低了计算误差和计算复杂度，详见下文描述：

一种生成模拟相关风速的方法，所述方法包括以下步骤：

利用风速相关矩阵C_X获取标准正态相关矩阵C_z；

通过改进的PS算法生成满足所述标准正态相关矩阵C_z的标准正态变量；

通过Nataf逆变换将所述标准正态变量转换为风速值。

所述通过改进的PS算法生成满足所述标准正态相关矩阵C_z的标准正态变量的步骤具体为：

1)生成N(0,σ²)的相关随机变量；

2)利用变换Z＝Y+μ，Z是所要求的相关正态分布的变量；Y为步骤1)中生成的相关随机变量，μ为均值；

3)令均值为μ＝(0,0,…,0)^T，方差σ²＝(1,1,…,1)^T，所生成的Z就是满足标准正态相关矩阵C_z的标准正态随机变量。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提出的基于改进PS算法生成模拟相关风速的方法能够产生更加接近实际的相关风速模拟值以供电力系统仿真使用。与传统方法相比，此方法计算过程更加简便，误差也更小。

附图说明

图1为一种生成模拟相关风速的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

改进的PS算法是另外一种生成相关正态变量的方法，它与Cholesky方法相比更为简便，误差更小^[5]。本发明将改进的PS算法应用在相关风速的产生上面，应用改进PS算法产生相关正态变量，应用Nataf逆变换将相关正态变量转换为相关风速，结果显示其较传统的相关风速产生方法更优越。

本发明中，需要生成k个地点的相关风速。风速采用Weibull概率模型。已知风速相关系数矩阵C_X和各地的风速Weibull参数。

生成满足Weibull分布的相关风速需要首先产生符合特定相关关系的标准正态随机变量。标准正态随机变量的相关系数矩阵C_z是通过对风速的相关系数矩阵修正而来。利用改进的PS算法，生成相关系数矩阵C_z的正态随机变量。最后采用等概率变化原则(即Nataf逆变换)，将获得的相关随机变量Z，转换成风速变量X。

101：相关关系的表示方法；