[发明专利]一种中小型水光互补系统光伏容量计算方法

说明书

本发明公开了一种中小型水光互补系统光伏容量计算方法，包括以下步骤：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；建立中小型水光互补系统光伏电站容量优选模型；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。由于综合考虑了径流来水和光伏出力的时空特性，使得本发明的优选结果更有说服力。

技术领域

本发明涉及水电与新能源联合调度技术领域，具体涉及一种中小型水光互补系统光伏容量计算方法。

背景技术

由于光伏出力的间断性和随机性等特点，光伏发电的日益普及可能对电网的安全稳定构成巨大威胁。水电作为清洁的可再生能源，可以在几秒钟内对光伏功率波动做出响应，因此光伏电站和水电站的一体化运行是一种高效、有前景的大规模光伏发电调节方式。

考虑到水电站开发程度高，再建设成本及难度较大，目前常见的水光互补开发模式为在已有水电站附近建设光伏电站。但是，受投资成本、水电站调节性能、当地电网消纳能力等因素的影响，现有水电站与配套的光伏电站装机容量之间存在一个阈值。在这种情况下，如何合理确定光伏电站的装机容量，对于水光互补系统的安全经济运行具有重要意义。

水光互补系统光伏容量优选问题本质上是基于不同容量下水光互补系统短期优化调度的容量优选评价问题。目前由于该类问题约束条件多且较为复杂，单一的算法诸如动态规划法、线性规划法、遗传算法等难以进行普适性求解，因此针对不同的模型，通常会采用不同的求解方法。

准确地评价水电站入库径流和光伏电站输出功率是水光互补系统中光伏电站装机容量优选的关键。现有的研究往往忽略了水电站入库径流和光伏电站输出功率的不确定性，或假设入库径流和光伏输出功率服从一定的概率分布，这些简化将使优化结果难以令人信服。同时，由于中小型水光互补系统在水电站调节性能以及它们在电网中承担的任务方面与大型水光互补系统有很大差异，因此当前的容量优选方法并不适用于中小型水光互补系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种中小型水光互补系统光伏容量计算方法，主要针对我国水能和太阳能资源丰富的西北和西南地区的中小型水光互补系统，充分考虑水电站入库径流和光伏电站输出功率的不确定性，构建中小型水光互补系统光伏电站容量优选模型，进而进行模型求解。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种中小型水光互补系统光伏容量计算方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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：