计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成方法及系统

技术领域

本发明涉及一种计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成方法及系统，属于电力系统自动化控制技术领域。

背景技术

近年来，在支撑能源转型战略实施的同时，也导致电力系统的组成结构和运行形态发生了巨大变化，随着新能源占比的不断提升，其带来的不确定性因素已逐渐由量变向质变转化，严重影响大电网的安全稳定运行。

在新能源出力不确定性方面，2019年国网范围内新能源日最大功率波动已超过1亿千瓦，西北电网部分重要输电断面日内波动达千万千瓦，分钟级时间尺度上功率变化率可以达到装机的1％左右，在暂态时间尺度尤其是叠加在电网故障后的影响已难以忽视，如此剧烈的不确定性使得传统以典型确定运行方式为主制定的运行控制策略很难覆盖所有高风险场景。

为了研究新能源不确定性对电网的影响，需要对新能源场群出力进行建模，建模的前提是需要计及新能源出力不确定性的建模数据，即出力数据，因此亟需一种新能源出力数据生成方法。

发明内容

本发明提供了一种计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成方法，包括：

根据新能源场站的历史预测出力和历史实际出力，计算新能源场站出力误差集的标准差、时间点出力误差集的标准差、以及新能源场时间点出力误差的标准差；其中，新能源场站出力误差集包括不同时间点新能源场站的出力误差，时间点出力误差集包括确定时间点各新能源场站的出力误差，新能源场时间点出力误差包括所有出力误差；

对新能源场站出力误差集、时间点出力误差集和新能源场时间点出力误差进行正态分布检验；

根据正态分布检验结果和预设的置信区间，确定出力误差的区间、时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间；

根据出力误差的区间和未来预测出力，生成未来实际出力；

采用时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间，筛选未来实际出力，获得计及新能源场站出力不确定性的出力数据。

新能源场站出力误差集的标准差公式为：

其中，δ

时间点出力误差集的标准差公式为：

其中，δ

新能源场时间点出力误差的标准差公式为：

其中，δ

出力误差的区间为：

|E

其中，E

若第i个新能源场站出力误差集不满足正太分布，参数

若第i个新能源场站出力误差集满足正太分布，参数

其中，In为置信区间，Φ

时间点出力误差集中出力误差和的区间为：

其中，E

若第j个时间点出力误差集不满足正太分布，参数

若第j个时间点出力误差集满足正太分布，参数

其中，

新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间为：

其中，δ

若新能源场时间点出力误差不满足正太分布，参数

若新能源场时间点出力误差满足正太分布，参数

其中，

根据出力误差的区间和未来预测出力，生成未来实际出力，具体过程为：

根据出力误差的区间和未来预测出力，确定未来实际出力的区间；

在未来实际出力区间内，随机生成若干未来实际出力。

采用时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间，筛选未来实际出力，获得新能源场站出力建模所需的出力，具体过程为：

计算未来实际出力与相应未来预测出力之间的出力误差；

若出力误差满足采用时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间，则该出力误差对应的未来实际出力为计及新能源场站出力不确定性的出力数据。

计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成系统，包括：

标准差计算模块：根据新能源场站的历史预测出力和历史实际出力，计算新能源场站出力误差集的标准差、时间点出力误差集的标准差、以及新能源场时间点出力误差的标准差；其中，新能源场站出力误差集包括不同时间点新能源场站的出力误差，时间点出力误差集包括确定时间点各新能源场站的出力误差，出力误差集包括所有出力误差；

检验模块：对新能源场站出力误差集、时间点出力误差集和新能源场时间点出力误差进行正态分布检验；

区间确定模块：根据正态分布检验结果和预设的置信区间，确定出力误差的区间、时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间；

实际出力生成模块：根据出力误差的区间和未来预测出力，生成未来实际出力；

筛选模块：采用时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间，筛选未来实际出力，获得计及新能源场站出力不确定性的出力数据。

本发明所达到的有益效果：本发明通过对历史数据进行分析，确定出力误差的区间、时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间，在出力误差的区间内生成未来实际出力，通过时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间对未来实际出力进行筛选，获得计及新能源场站出力不确定性的出力数据，为新能源场站出力建模提供了基础。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成方法，包括：

步骤1，根据新能源场站的历史预测出力和历史实际出力，计算新能源场站出力误差集的标准差、时间点出力误差集的标准差、以及新能源场时间点出力误差的标准差；其中，新能源场站出力误差集包括不同时间点新能源场站的出力误差，时间点出力误差集包括确定时间点各新能源场站的出力误差，新能源场时间点出力误差包括所有出力误差；

步骤2，对新能源场站出力误差集、时间点出力误差集和新能源场时间点出力误差进行正态分布检验；

步骤3，根据正态分布检验结果和预设的置信区间，确定出力误差的区间、时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间；

步骤4，根据出力误差的区间和未来预测出力，生成未来实际出力；

步骤5，采用时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间，筛选未来实际出力，获得计及新能源场站出力不确定性的出力数据。

上述方法通过对历史数据进行分析，确定出力误差的区间、时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间，在出力误差的区间内生成未来实际出力，通过时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间对未来实际出力进行筛选，获得计及新能源场站出力不确定性的出力数据，为新能源场站出力建模提供了基础。

上述步骤1为对历史数据进行分析，定义新能源场站总数为N，新能源场站分别为S

E

其中，E

因此可得到N组出力误差，每组包括M个出力误差，具体如下：

定义新能源场站出力误差集包括不同时间点新能源场站的出力误差，即{E

其中，δ

定义时间点出力误差集包括确定时间点各新能源场站的出力误差，即{E

其中，δ

定义新能源场时间点出力误差包括所有出力误差，即

其中，δ

采用Kolmogorov-Smirnov检验方法(简称K-S检验)，对新能源场站出力误差集、时间点出力误差集和新能源场时间点出力误差进行正态分布检验。

定义新能源场站出力的置信区间为In，In一般取95％-98％之间，确定出力误差的区间、时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间，具体如下：

出力误差的区间为：

|E

若第i个新能源场站出力误差集不满足正太分布，参数

若第i个新能源场站出力误差集满足正太分布，参数

其中，Φ

时间点出力误差集中出力误差和的区间为：

若第j个时间点出力误差集不满足正太分布，参数

若第j个时间点出力误差集满足正太分布，参数

新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间为：

若新能源场时间点出力误差不满足正太分布，参数

若新能源场时间点出力误差满足正太分布，参数

出力不确定性指的是未来出力不确定性，未来的出力难以通过预测准确获取，在出力预测基础上仍有不确定性。根据上述确定的出力误差的区间和未来预测出力，可确定未来实际出力的区间[P

从[P

筛选的过程如下：

1)根据新能源场站空间分布降低出力保守性；

未来实际出力S

如果

2)根据新能源场站出力误差分布降低出力保守性：

如果

上述方法相应的软件系统，即计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成系统，包括：

标准差计算模块：根据新能源场站的历史预测出力和历史实际出力，计算新能源场站出力误差集的标准差、时间点出力误差集的标准差、以及新能源场时间点出力误差的标准差；其中，新能源场站出力误差集包括不同时间点新能源场站的出力误差，时间点出力误差集包括确定时间点各新能源场站的出力误差，新能源场时间点出力误差包括所有出力误差；

检验模块：对新能源场站出力误差集、时间点出力误差集和新能源场时间点出力误差进行正态分布检验；

区间确定模块：根据正态分布检验结果和预设的置信区间，确定出力误差的区间、时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间；

实际出力生成模块：根据出力误差的区间和未来预测出力，生成未来实际出力；

筛选模块：采用时间点出力误差集中出力误差和的区间、以及新能源场时间点出力误差中出力误差和的区间，筛选未来实际出力，获得计及新能源场站出力不确定性的出力数据。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成方法。

一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行计及新能源场站出力不确定性的出力数据生成方法的指令。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。