[发明专利]一种基于改进TOPSIS的光伏场站相关性综合评估系统

权利要求书

1.一种基于改进TOPSIS的光伏场站相关性综合评估系统，其特征在于，包括数据输入模块、数据有效性评估模块、相关性量化指标体系建立模块、指标体系评估模块、权重计算模块、光伏场站相关性评估模块和数据库；

所述数据输入模块获取光伏场站历史出力数据，并输入至数据有效性评估模块；

所述数据有效性评估模块对光伏场站历史出力数据的有效性进行校验，得到有效出力数据集，并输入至相关性量化指标体系建立模块；

所述相关性量化指标体系建立模块根据有效出力数据集建立单层树状光伏场站相关性量化指标体系，并输入至指标体系评估模块；

所述指标体系评估模块对接收到的单层树状光伏场站相关性量化指标体系进行评估；

所述权重计算模块计算光伏场站相关性量化指标体系中每个指标的组合权重，并输入至光伏场站相关性评估模块；

所述光伏场站相关性评估模块对光伏场站的相关性进行评估；

所述数据库存储数据输入模块、相关性量化指标体系建立模块、指标体系评估模块、数据有效性评估模块、权重计算模块、光伏场站相关性评估模块的数据；

所述单层树状光伏场站相关性量化指标体系包括日内出力序列和日发电量序列的趋势相关性指标、日内出力序列和日发电量序列的数值相关性指标和日内出力序列和日发电量序列的时间相关性指标；

所述日内出力序列和日发电量序列的趋势相关性指标、日内出力序列和日发电量序列的数值相关性指标和日内出力序列和日发电量序列的时间相关性指标为成本型指标；

所述趋势相关性指标包括日内出力Gini相关系数和日发电量Gini相关系数；

所述数值相关性指标包括日内出力相似度、日发电量相似度、最大出力占比和最大日发电量占比；

所述时间相关性指标包括大概率峰时差、大概率有效时长差、最大峰时偏差和最大有效时长差；

光伏场站日内出力Gini相关系数γ_p,i如下所示：

其中，γ_p,i是第i日光伏场站的日内出力Gini相关系数；r_n是第i日伏场站日出力序列中第n个功率采样点的秩；表示区域内所有场站平均出力序列的第n个功率采样点的秩；N为日出力序列采样点总数；int(·)表示取整函数；

光伏场站日发电量Gini相关系数γ_g如下所示：

式中，R_i是光伏场站日发电量年序列中第i日日发电量的秩；表示第i日区域场站平均日发电量的秩；D表示用于相关性评价的数据覆盖的总天数；

所述日内出力相似度d_p,i如下所示：

式中，P是光伏场站的额定功率；表示区域内所有场站平均额定功率；p_i,n是第i日伏场站日出力序列中第n个采样点的功率；表示区域场站平均出力序列的第n个采样点的功率；

日发电量相似度d_g如下所示：

式中，g_i是光伏场站日发电量年序列中第i日的日发电量；表示第i日区域场站平均的日发电量；

所述最大出力占比R_p,i如下所示：

最大日发电量占比R_g如下所示：

峰时差d_m,i如下所示：

式中，m_i为第i日出力序列的峰时；是区域光伏场站群序列第i日出力的峰时；

日内出力序列中最大出力所在时刻，即第i日出力序列的峰时m_i如下所示：

m_i＝{m,p_m≥max{p_n,n＝1,2...N}}  (8)

有效时长差d_t,i如下所示：

式中，t_i为光伏场站第i日出力序列的有效时长；为区域光伏场站群第i日出力序列的有效时长；

最大峰时差d_m,max如下所示：

最大有效时长差d_t,max如下所示：

式中，i＝1，2，…，D；

指标体系评估模块对接收到的单层树状光伏场站相关性量化指标体系进行评估的步骤如下：

a1)分别计算单层树状光伏场站相关性量化指标体系中每项指标的区分度；其中，第j项指标的区分度D_j如下所示：

式中，x_ij表示第i个光伏场站的第j项指标；w_j表示第j项指标的权重；i＝1,2,…,n；n为光伏场站数量；j＝1,2，…，m；m为指标总数；

a2)依次判断每项指标的区分度是否小于阈值D_min；删除区分度小于阈值D_min的指标；

数据有效性评估模块对光伏场站历史出力数据的有效性进行校验的步骤如下：

b1)判断第a日出力数据是否存在出力起始时刻和终止时刻，若是，则进入步骤b2)，否则，删除第a日出力数据，并令a＝a+1，进入步骤b3)；a初始值为1；

b2)判断第a日出力起始时刻和终止时刻是否满足约束条件(13)，若是，则将第a日出力数据保存在有效出力数据集中，并进入步骤b3)；否则，删除第a日出力数据，并令a＝a+1，进入步骤b3)；有效出力数据集中元素按时间顺序升序排列；

式中，t_initiation表示出力起始时刻，t_ending为出力终止时刻，t_sunrise和t_sunset分别表示光伏场站所在区域的日出时刻和日落时刻；

b3)判断aN是否成立，若是，则进入步骤b4)，否则，返回步骤b1)；N为光伏场站历史出力数据的日期总数；

b4)判断有效出力数据集相邻两个元素的日期间隔是否均小于30，若是，则进入步骤b5)，否则，返回数据数据输入模块重新获取光伏场站历史出力数据；

b5)判断有效出力数据集中元素个数≥70％N是否成立，若是，则输出有效出力数据集；否则，返回数据数据输入模块重新获取光伏场站历史出力数据；

获得各项指标组合权重w_j的步骤如下：

c1)利用专家打分法获取第j项指标的主观权重a_j；

c2)计算第j项指标的熵e_j，即：

其中，x_ijlnx_ij＝0；

c3)计算第j项指标的差异系数g_j，即：

g_j＝1-e_j  (15)

c4)利用差异系数g_j对权重a_j进行更新，得到：

式中，w_j为第j项指标的组合权重；

光伏场站相关性综合评价排序结果的步骤为：

d1)对单层树状光伏场站相关性量化指标体系中所有指标进行归一化，得到标准化指标矩阵X’_n×m；

其中，标准化指标矩阵X’_n×m中的第i行第j列元素如下所示：

d2)建立加权决策矩阵V_n×m；其中，加权决策矩阵V_n×m中的第i行第j列元素v_ij如下所示：

v_ij＝x'_ijw_j             (20)

d3)设置正理想解Y⁺和负理想解Y^-，即：

d4)对正理想解Y⁺和负理想解Y^-进行简化，得到：

d5)计算第i个光伏场站v_ij与正理想解的欧式距离d_i+，即：

式中，v_ij为矩阵V_n×m的元素，表示第i个光伏场站第j个指标加权后的值；

计算第i个光伏场站v_ij与负理想解的欧式距离d_i-，即：

d6)计算光伏场站的接近系数C_i，即：

接近系数C_i和光伏场站与光伏场站集群的相关性成正相关。