[发明专利]一种基于时空相关性的新能源不确定集合建模方法

说明书

本发明公开了一种基于时空相关性的新能源不确定集合建模方法，属于电气工程技术领域。本发明方法首先收集所有新能源场站出力的历史数据，每天的历史数据为一个历史场景；之后求解一个能够包围所有历史场景的最小闭包高维椭球；再选取所述椭球的多个顶点作为不确定集合的顶点，即求取所述顶点围成的广义多面体的表达式描述该不确定集合；最后引入放缩系数修正不确定集合。本发明方法中新的不确定集合由有限个极限场景所围成的凸包构成，能够轻易拓展到现有的两阶段鲁棒优化方法中；并且极限场景的个数与随机变量的个数呈线性增长，保证了鲁棒优化方法的求解速度；同时本发明中所提的方法能够根据实际需求改动系数来调节集合的经济性。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，更具体地，涉及一种基于时空相关性的新能源不确定集合建模方法。

背景技术

随着能源危机与环境污染问题的不断加重，光伏风电等新能源在电网中的渗透率不断增加，而新能源表现出很强的随机性，间歇性和波动性，且其预测精度较低，这无疑为传统的电网运行模式带来了巨大的挑战，就调度层面来看，传统的调度中多将经济调度问题、日前机组组合问题描述为一个确定性的数学优化问题，而当随机的新能源引入后，该确定性问题逐渐变为随机优化问题。针对这一问题，现有的文献多采用机会约束规划、鲁棒优化等方法来处理模型中的随机性。对于机会约束方法，其约束以概率的形式满足，这就意味着最终求解得到的调度策略有可能不满足相关约束，进而威胁到电网的安全运行。而鲁棒优化方法则是通过建立不确定集合对不确定参数进行描述，以保证调度策略能够满足所有的不确定参数的取值。但是现有的鲁棒优化方法中多采用盒式集合对不确定集合进行描述，即不考虑新能源场站之间的空间相关性与单场站自身的时间相关性，这无疑增大了不确定集合的体积，导致了由传统鲁棒优化求解得到的调度策略过于保守，进而导致经济性下降，甚至会出现无调度策略满足约束的情况。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于时空相关性的新能源不确定集合建模方法，其目的在于通过收集新能源相关的历史出力数据，构建了一种新型的考虑新能源出力相关性的不确定集合建模方法，由此确定的不确定集合由有限个极限场景所围成的凸包构成，为广义的多面体，能够轻易拓展到现有的两阶段鲁棒优化方法中，并且极限场景的个数与随机变量的个数呈线性增长，保证了鲁棒优化方法的求解速度。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于时空相关性的新能源不确定集合建模方法，所述方法包括：

(1)收集所有新能源场站出力的历史数据，每天的历史数据为一个历史场景；

(2)求解一个能够包围所有历史场景的最小闭包高维椭球；

(3)选取所述椭球的多个顶点作为不确定集合，求取所述顶点围成的广义多面体的表达式描述该不确定集合；

(4)引入放缩系数修正不确定集合。

进一步地，所述步骤(1)具体包括：

(11)收集到的各个新能源场站出力的历史数据并对出力值标幺化，将历史数据用矩阵P^W表示：

其中，N_W为新能源场站数量；T₁为所收集到的历史数据的时段数；

(12)将收集到的历史数据按天划分，记每天的历史数据为一个历史场景P^W′：

其中，N_d表示历史天数；T表示一天中的时段数，T₁＝N_dT；

(13)将上述矩阵写为分块矩阵的形式，其中，不确定参数

进一步地于，所述步骤(2)中最小闭包高维椭球的方程为：