[发明专利]光伏发电系统置信容量的三元区间数评估方法

摘要

本申请公开一种光伏发电系统置信容量的三元区间数评估方法，首先建立常规发电机组、光伏发电系统及负荷的三元区间数状态及对应的三元区间数概率向量；并得到常规发电机组、光伏发电系统及负荷的三元区间数通用生成函数模型；以电力不足期望值为电力系统可靠性指标分别计算不含光伏的发电系统可靠性和加入光伏后发电系统可靠性；利用基于三元区间数的布谷鸟搜索算法计算光伏发电系统的置信容量。本发明克服了普通点值评估及二元区间评估的不足，考虑了光伏出力和负荷的不确定性、随机性对评估结果的影响，在给出评估结果范围的同时也指明最大可能取值，便于生产决策及规划设计。

主权项

1.一种光伏发电系统置信容量的三元区间数评估方法，其特征在于，应用于包含光伏发电系统的电力系统，所述光伏发电系统的额定容量为C_PV，C_PV>0；所述三元区间数a^‑≤a⁰≤a⁺，其中a^‑、a⁺和a⁰分别为三元区间数的下边界、上边界和特元；所述方法包括以下步骤：步骤1，通过采集历史数据获取包含光伏发电系统的电力系统中常规发电机组、光伏发电系统及负荷数据，包括：各常规发电机组的额定容量G_i、强迫停运率p_i，i＝1,2,…,N，N为常规发电机组数目；负荷一年8760小时的数据并按负荷值从大到小进行降序排列以得到负荷年小时需求序列L_s＝{L₁,L₂,…,L₈₇₆₀}；光伏发电系统一年8760小时的出力数据并按光伏出力从大到小进行降序排列以得到光伏发电系统年小时出力序列C_s＝{C₁,C₂,…,C₈₇₆₀}；步骤2，将步骤1中获取的常规发电机组额定容量G_i、强迫停运率p_i、负荷年小时需求序列L_s及光伏发电系统年小时出力序列C_s分别从点值转化为三元区间数状态及对应的三元区间数概率的形式，具体按如下步骤进行：步骤2.1，常规发电机组额定容量G_i及强迫停运率p_i从点值到三元区间数状态及对应的三元区间数概率的转化；设第i台常规发电机组的额定容量G_i的三元区间数状态表示为强迫停运率p_i的点值对应的三元区间数概率通过重复n次贝努利试验得到，随机生成“0”和“1”，若生成的数据为“0”，表示强迫停运率p_i为非精确值，若生成的数据为“1”，表示强迫停运率p_i为精确值，此时强迫停运率p_i的点值对应的三元区间数概率为：在公式(1)中，S为n次贝努利试验的标准差，由下式计算得到：在公式(2)中，m为n次贝努利试验中发生“1”的次数，α＝0.05，t_α/2(n‑1)的数值由t分布统计表查询得到；重复上述过程得到N台常规发电机组的三元区间数状态向量表示为：对应的三元区间数概率向量表示为：步骤2.2，负荷年小时需求序列L_s从点值到三元区间数状态及对应的三元区间数概率的转化；利用等宽划分的方法将所述负荷年小时需求序列L_s等分为M_L个等宽区间，每一等宽区间均采用模糊C均值聚类方法计算该区间的聚类中心，则等宽区间的左端点、右端点和聚类中心分别对应该区间三元区间数的下边界、上边界和特元，得到负荷年小时需求序列L_s的三元区间数状态向量为：对应的负荷年小时需求序列L_s的三元区间数概率向量为：在公式(5)、(6)中，表示第j个等宽区间的负荷三元区间数状态，表示对应的负荷三元区间数概率；步骤2.3，光伏发电系统年小时出力序列C_s从点值到三元区间数状态及对应的三元区间数概率的转化；利用等宽划分的方法将所述光伏发电系统年小时出力序列C_s等分为M_c个等宽区间，每一等宽区间均采用模糊C均值聚类方法计算该区间的聚类中心，则等宽区间的左端点、右端点和聚类中心分别对应该区间三元区间数的下边界、上边界和特元，得到光伏发电系统年小时出力序列C_s的三元区间数状态向量表示为：对应的光伏发电系统年小时出力序列的三元区间数概率向量表示为：在公式(7)、(8)中，表示第k个等宽区间的光伏发电系统的三元区间数状态，表示对应的光伏发电系统三元区间数概率；步骤3，由步骤2得到的常规发电机组、负荷及光伏发电系统的三元区间数状态向量及对应的三元区间数概率向量建立其对应的三元区间数通用生成函数，具体步骤如下：步骤3.1，由步骤2.1中式(3)和(4)得到第i台常规发电机组的三元区间数通用生成函数其表达式为：则由N台常规发电机组构成的常规发电系统的三元区间数通用生成函数表示为：在公式(9)、(10)中，算子表示两个及多个三元区间数通用生成函数的“和”运算，即将各个三元区间数状态相加，对应的三元区间数概率相乘；z为通用生成函数变换因子，M_G表示由N台常规发电机组构成的常规发电系统的总状态数，m表示所述常规发电系统的第m个状态，表示所述常规发电系统的第m个三元区间数状态，表示对应的三元区间数概率；步骤3.2，根据步骤2.2中公式(5)和(6)得到负荷的三元区间数通用生成函数其表达式为：步骤3.3，根据步骤2.3中公式(7)和(8)得到光伏发电系统的三元区间数通用生成函数其表达式为：步骤4，分别计算不含光伏发电系统及包含光伏发电系统的电力系统电力不足期望值可靠性指标即LOLE指标，具体计算步骤如下：步骤4.1，按下式计算不含光伏发电系统的电力系统电力不足期望值可靠性指标在公式(13)中，表示三元区间数小于三元区间数的概率，其按如下过程计算：令由点(c^‑,0),(c⁰,1)和(c⁺,0)构成的三角形面积为该三角形在平面直角坐标系中y轴左侧的面积记为S_left，则表示为：步骤4.2，计算包含光伏发电系统后发电系统的电力不足期望值可靠性指标按如下步骤计算：光伏发电系统及所述的常规发电系统构成的总发电系统的三元区间数通用生成函数如下：在公式(15)中，M为所述的总发电系统的状态数，为所述的总发电系统的第q个三元区间数状态，为第q个三元区间数状态对应的三元区间数概率；令加入额定容量为C_PV的光伏发电系统后其可额外承担的负荷增加量为待求变量则包含光伏发电系统后发电系统的电力不足期望值可靠性指标表示如下：步骤5，运用基于三元区间数的布谷鸟搜索算法求解式(16)中的待求变量使其满足下式:公式(17)得到的负荷增加量即为所述光伏发电系统置信容量的三元区间数评估结果，具体按以下步骤实现：步骤5.1，在区间[0,C_PV]范围内随机生成w个三元区间数步骤5.2，令代入公式(16)中，计算在该负荷增加量下的电力系统LOLE指标计算与的相似度重复该过程计算w个三元区间数下的电力系统LOLE指标及其与的相似度，并记录相似度最大值，判断其是否大于预先给定的阈值，如果大于则停止运行，且此时所述光伏发电系统的置信容量即为相似度最大时对应的负荷增加量执行步骤5.4；否则，执行步骤5.3；步骤5.3，对步骤5.1中所述的w个三元区间数均进行列维飞行生成新的三元区间数并令代入公式(16)中，计算在该负荷增加量下的电力系统的LOLE指标计算与的相似度比较F_i和F′_i的大小，如果F′i>F_i，则用三元区间数替换否则，保留原三元区间数不变；针对w个新的三元区间数，记录相似度最大值，判断其是否大于预先给定的阈值，如果大于则停止运行，且此时所述光伏发电系统的置信容量即为相似度最大时对应的负荷增加量执行步骤5.4；否则，继续执行步骤5.3；步骤5.4，记录步骤5.2或步骤5.3中得到的相似度最大时对应的负荷增加量即此时所述光伏发电系统的置信容量为