[发明专利]一种中小型水光互补系统光伏容量计算方法

权利要求书

1.一种中小型水光互补系统光伏容量计算方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S1：构建研究区耦合光伏输出功率的不确定性和水电站入库径流的不确定性的新组合场景，并计算新场景下的入库径流及其概率；

S2：建立中小型水光互补系统光伏电站容量优选模型；

S3：利用内外两层嵌套的分层模型求解算法，计算出中小型水光互补系统光伏电站的最优容量；

所述步骤S1具体包括以下步骤：

S1-1：利用研究区季节和天气的不同组合构建各种典型场景；

S1-2：利用研究区过去几年的历史数据来计算各种典型场景的概率；

S1-3：基于历史数据资料分析水电站的入库径流，采用P-Ⅲ曲线和不同的特征参数得到研究区各场景下入库径流的频率曲线，并且采用k-means聚类方法获得研究区各场景下本地光伏电站的典型输出功率，以此来代表拟建光伏电站的输出功率；

S1-4：将天气场景与径流场景进行组合，得到新场景，计算新场景下的入库径流及其概率；

所述步骤S1-3中，采用k-means聚类方法获得研究区各场景下本地光伏电站的典型输出功率后，利用下式对其进行标准化处理：

Pr_t＝P_t^pl/N^pl (1)

式中：Pr_t、P_t^pl分别表示研究区内已建光伏电站在t时段的标准化和原始的典型出力；N^pl表示研究区内已建成光伏电站的总装机容量；

所述步骤S1-4中，新场景下的入库径流及其概率计算方法为：

S1-4-1：在入库径流频率曲线图上，选取0.5％到99％之间的频率；

S1-4-2：利用三条分别对应于低频、中频和高频的垂线将径流频率曲线的二维空间划分为四个子区域，计算各子区域的概率和平均入库径流；

S1-4-3：计算新场景下的入库径流及其概率；

所述步骤S1-4-2中，各子区域的概率和平均入库径流计算方法为：

以子区域2为例：将子区域2用m-1条垂线划分为m个较小区域，垂线的横坐标分别为k₀,k₁,...,k_m，其在频率曲线上对应的入库径流分别表示为r₀,r₁,...,r_m，则该子区域2发生的概率P₂为k_m-k₀；该子区域的平均入库径流I₂近似表示为：

I₂＝[(k₁-k₀)·r₁+(k₂-k₁)·r₂...+(k_m-k_m-1)·r_m]/(k_m-k₀) (2)

其它子区域的概率和平均入库径流使用类似方法计算；

所述步骤S1-4-3中，组合后新场景的概率P_ns为：

P_ns＝P_os·P_sr (3)

式中：P_os表示典型场景划分中各天气情况的概率；P_sr表示子区域在每种天气场景下的条件概率，即入库径流概率；

所述步骤S2中，建立的中小型水光互补系统光伏电站容量优选模型为：

(一)目标函数表示如下：

P_t^h＝A·q_t·H_t/1000 (5)

P_t^pv＝C^pv·P_t^epv (6)

式中：T为调度期的总时段数；t为时段；Δt为每个时段的持续时间；P_t^h-p为水光互补系统在t时刻的联合出力；P_t^h为水电站在t时刻的出力；P_t^pv为光伏电站在t时刻的出力；A为水电站综合出力系数；q_t为水电站t时刻发电流量；C^pv为光伏电站规划装机容量；P_t^epv为研究区光伏电站t时刻标准化出力；H_t为水电站t时刻的净水头，由下式计算得到：

式中：Z_t表示水电站t时刻水位；zd_t为t时刻尾水位；hl_t为水头损失，为固定值；

(二)约束条件

①基荷约束：

②水量平衡约束：

V_t+1＝V_t+(I_t-Q_t)·Δt (9)

式中：I_t为水电站入库流量；

③水库水位约束：

Z_min≤Z_t≤Z_max (10)

式中：Z_min、Z_max分别为水电站水库死水位和正常蓄水位；

④下泄流量约束：

式中：Q_min、Q_max分别为水电站最小和最大下泄流量(m³/s)，为t时刻弃水流量(m³/s)；

⑤发电流量约束：

q_min≤q_t≤q_max (12)

式中：q_min、q_max分别为水电站最小和最大发电流量(m³/s)；

⑥水电站出力约束：

式中：分别为水电站最小和最大出力(MW)；

⑦水电站始末水位约束：

|Z₁-Z_T+1|≤ε (14)

式中：ε为始末水位允许的偏差(m)；

⑧弃光约束：

P_t^apv＝0 (15)

式中：P_t^apv为光伏电站t时刻的弃光出力(MW)；

⑨弃水约束：

式中：δ为弃水总量的上限(m³)。