[发明专利]一种基于变结构Copula的多场景下分散式风电有序接入电网的容量规划方法

说明书

本发明公开了一种基于变结构Copula的多场景下分散式风电有序接入电网的容量规划方法，该方法包括以下步骤：(1)预测地区负荷及分散式风电出力；(2)根据预测值做变量间相关性分析，建立最优的变结构Copula模型；(3)利用K‑means聚类划分得到典型场景，并得到各场景分位点；(4)建立含分散式风电的系统优化调度模型进行容量规划。本发明建立的变结构Copula模型描述变量间复杂相关性的准确性高，可以单独分析各随机变量的边缘分布和变量间的相关结构；能够将变量间尾部相关性准确描述；且可以根据变量不同的结构特征为不同阶段相关性的描述提供最合适的Copula模型；本发明可以准确描述负荷与分散式风电的相关性，实现可靠的分散式风电容量规划。

技术领域

本发明属于电网规划领域，尤其涉及一种基于变结构Copula的多场景下分散式风电有序接入电网的容量规划方法。

背景技术

目前，随着风力发电的普及应用，分散式风电接入低电压等级电网，已成为保证电力系统安全和解决我国环境问题的重要途径，也将是风电接入电网的一种重要形式。分散式接入风电是指靠近负荷中心，当地电网消纳就近接入的分散式风电，并且电力不需要远距离、大规模地输送的风电项目。分散式风电可直接提供电能给终端用户，系统的运行效率得以提高；可促进电能资源优化配置，使用电能高效灵活；在用电高峰或低谷时进行有效调节。此外，分散式风电项目具有的提高无污染、可再生能源利用效率、降低投资成本的优点使分散式风电接入电网形式成为主要发展方向。对分散式风电容量的规划深入研究可有效实现风电本地消纳、大大提高风电出力的利用率，解决减少弃风现象、提高风电相关行业收益的问题。

由于负荷具有随时间波动，风电出力具有不连续、随机的特征，研究分散式风电出力和负荷的相关性对得到合理的风电容量规划起到了关键作用。现有的分析多元变量间相关关系的方法主要有Nataf逆变换、时移技术、相关系数矩阵法，但都必须先确定随机变量间的相关性特征或者相关关系矩阵。且现有的电网规划研究中大多建立恒定的负荷模型，假设风电和负荷间相互独立，没有考虑风电与负荷相关性的影响，实际上它们不是各自独立的变量，该影响对电网的经济运行调度也是不可忽略的。此外，当前研究多利用单一的Copula函数对负荷和风电相关性进行建模拟合，没有考虑风电和负荷随机性，波动性和时序性，使模型描述不准确。

由于变量间相关性比较复杂，没有明显的特征，上述方法及模型可能拟合效果不佳，因此，在分时段的基础上利用变结构Copula研究各时段负荷和风电的相关性，进行分散式风电有序接入电网的容量规划，可得到更准确的规划结果。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种基于变结构Copula的多场景下分散式风电有序接入电网的容量规划方法，该方法基于变结构Copula对负荷及风电相关性分时段研究，同时以分散式风电场投资运行费用、电力系统线路损耗费用最小及补助风电场给社会带来的环境保障最大为目标函数，建立典型场景下的电力系统优化模型，在保障系统安全稳定运行的基础上，解决分散式风电容量规划的问题，并提高风电利用率，使相关行业投资收益最大化。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于变结构Copula的多场景下分散式风电有序接入电网的容量规划方法，该方法包括以下步骤：

(1)建立ARMA模型预测地区负荷及分散式风电出力；

(2)根据预测值做变量间相关性分析，建立最优的变结构Copula模型；

(3)利用K-means聚类划分得到典型场景，并得到各场景负荷与分散式风电值，即分位点；

(4)建立含分散式风电的系统优化调度模型对各场景分位点进行容量规划。

进一步的，步骤(1)中，包括下述步骤：

(1-1)建立ARMA模型对地区负荷与风电出力数据进行预测；

(1-2)对集中式风电容量进行折合，公式如下：