基于歷史數(shù)據(jù)和多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)電消納系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種基于歷史數(shù)據(jù)和多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)電消納系統(tǒng)，包括：風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)輸入模塊、基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊、序列相關(guān)性分析模塊、基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊、多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域風(fēng)電優(yōu)化結(jié)果模塊、帶風(fēng)險(xiǎn)預(yù)期的風(fēng)電消納結(jié)果輸出模塊，通過上述系統(tǒng)將風(fēng)電消納的結(jié)果集中于4個(gè)逐級(jí)變化風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別，使用者可以根據(jù)時(shí)段、政策因素綜合評(píng)價(jià)本電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)、效益承擔(dān)能力基礎(chǔ)上，選擇4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別中的一個(gè)作為風(fēng)電消納的結(jié)果輸出。獲得更加貼近地區(qū)、時(shí)間、政策實(shí)際需求的風(fēng)電消納結(jié)果，為我國推進(jìn)已有的大量風(fēng)電場(chǎng)走向市場(chǎng)和實(shí)用化、獲得投資回報(bào)奠定基礎(chǔ)。
【專利說明】基于歷史數(shù)據(jù)和多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)電消納系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)管理領(lǐng)域，尤其涉及包含風(fēng)電電源的電網(wǎng)安全管理和控制。
技術(shù)背景
[0002]為應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)和氣候變暖問題，以風(fēng)電為代表的可再生能源技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展。由于風(fēng)電的不穩(wěn)定性和不可控性，自然風(fēng)力時(shí)強(qiáng)時(shí)弱會(huì)引起風(fēng)電電源的電能質(zhì)量、電壓、電網(wǎng)穩(wěn)定性等問題，最終影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。這就需要利用一個(gè)方法和裝置計(jì)算出可以接受風(fēng)電的發(fā)電出力系數(shù)，綜合分析火電、水電等機(jī)組的發(fā)電能力，通過其他電能來源補(bǔ)償因風(fēng)力可能減弱而引起的風(fēng)電發(fā)力減弱問題，進(jìn)行風(fēng)電消納(windpower integration)。
[0003]目前，風(fēng)電消納方法多數(shù)集中于利用群智能技術(shù)、引入多種目標(biāo)來尋找極值的優(yōu)化，獲得的最優(yōu)化的風(fēng)電消納參數(shù)。然而這些參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中往往很難被電網(wǎng)采用，主要原因是:最優(yōu)化的結(jié)果加大了風(fēng)電出力，此時(shí)電網(wǎng)易于受到風(fēng)力波動(dòng)的影響，安全性得不到保障；最安全方式降低了風(fēng)電出力系數(shù)，安全性得以保障但風(fēng)電發(fā)力較少，使得環(huán)保、降低成本的目標(biāo)得不到保證；所以有必要改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，獲得一個(gè)更加實(shí)用的風(fēng)電消納方法和裝置，為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)規(guī)律的、多種風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域風(fēng)電消納系統(tǒng)和方法，為包含風(fēng)電電源的電網(wǎng)提供更加可靠的風(fēng)電消納參數(shù)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于歷史數(shù)據(jù)和多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)電消納系統(tǒng)，其特征在于包括:
1.風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)輸入模塊，提供多年、時(shí)間序列的風(fēng)力數(shù)據(jù)信息；
2.基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，在時(shí)間序列維度和年度維度對(duì)風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積分析，獲得每一時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)力均值、最大值、最小值；
3.序列相關(guān)性分析模塊，對(duì)于基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得其位置相鄰數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，確定某一時(shí)間點(diǎn)需要參與計(jì)算的時(shí)間序列尺度和年度尺度；
4.基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，在序列相關(guān)性分析模塊提供的時(shí)間序列尺度與年度尺度基礎(chǔ)上，獲得該時(shí)間點(diǎn)風(fēng)力均值、最大值、最小值；
5.多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域風(fēng)電優(yōu)化結(jié)果模塊，引入基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊的風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)均值、最大值、最小值，將優(yōu)化結(jié)果分為若干風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別；
6.帶風(fēng)險(xiǎn)預(yù)期的風(fēng)電消納結(jié)果輸出模塊，在根據(jù)時(shí)段、政策因素綜合評(píng)價(jià)本電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)、效益承擔(dān)能力基礎(chǔ)上，選擇若干風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別中的一個(gè)作為風(fēng)電消納的結(jié)果輸出。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種基于歷史數(shù)據(jù)和多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)電消納方法，其特征在于包括如下步驟: 1、首先通過風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)模塊，獲取多年、時(shí)間序列化的風(fēng)力數(shù)據(jù)信息；
2、再利用基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，對(duì)時(shí)間序列維度和年度維度的風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積分析，獲得每一時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)力均值、最大值、最小值；
3、序列相關(guān)性分析模塊分析基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊的結(jié)果上獲得結(jié)果之間的相關(guān)性，確定在某一時(shí)間點(diǎn)，分析時(shí)間序列維度和年度尺度；
4、基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，在序列相關(guān)性分析模塊提供的時(shí)間序列尺度與年度尺度基礎(chǔ)上，獲得該時(shí)間點(diǎn)風(fēng)力均值、最大值、最小值；
5、多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域風(fēng)電優(yōu)化結(jié)果模塊引入基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊的風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)均值、最大值、最小值，將優(yōu)化結(jié)果分為若干風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別:
6、帶風(fēng)險(xiǎn)預(yù)期的風(fēng)電消納結(jié)果輸出模塊在根據(jù)時(shí)段、政策因素綜合評(píng)價(jià)本電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)、效益承擔(dān)能力基礎(chǔ)上，選擇若干風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別中的一個(gè)作為風(fēng)電消納的結(jié)果輸出。
[0007]通過本發(fā)明可以依據(jù)以往的風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)信息，獲得一組分區(qū)域的風(fēng)電消納結(jié)果，不同區(qū)域?qū)?yīng)不同的安全與效益目標(biāo)，使得用戶可以根據(jù)自身?xiàng)l件，選擇更加符合需要的風(fēng)電消納結(jié)果，為包含風(fēng)電電源的電網(wǎng)安全運(yùn)行提供保障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖；
圖2是本發(fā)明的方法的流程圖；
圖3是本發(fā)明的基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行小尺度風(fēng)力數(shù)據(jù)卷積的流程圖；
圖4是本發(fā)明的序列相關(guān)性分析模塊分析流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的系統(tǒng)包括下列模塊組成:
1.風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)輸入模塊，提供多年、時(shí)間序列的風(fēng)力數(shù)據(jù)信息；
2.基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，在時(shí)間序列維度和年度維度對(duì)風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積分析，獲得每一時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)力均值、最大值、最小值；
3.序列相關(guān)性分析模塊，對(duì)于基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得其位置相鄰數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，確定某一時(shí)間點(diǎn)需要參與計(jì)算的時(shí)間序列尺度和年度尺度；
4.基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，在序列相關(guān)性分析模塊提供的時(shí)間序列尺度與年度尺度基礎(chǔ)上，獲得該時(shí)間點(diǎn)風(fēng)力均值、最大值、最小值；
5.多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域風(fēng)電優(yōu)化結(jié)果模塊，引入基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊的風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)均值、最大值、最小值，將優(yōu)化結(jié)果分為4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別:區(qū)域I基于風(fēng)力最小值計(jì)算為最安全區(qū)域，提供較低風(fēng)電出力；區(qū)域2基于風(fēng)力最小值和均值計(jì)算，為基本安全區(qū)域風(fēng)電出力較區(qū)域I高；區(qū)域3基于風(fēng)力均值和最大值計(jì)算為風(fēng)電出力較區(qū)域2高，可獲得較高風(fēng)電出力；區(qū)域4基于風(fēng)力最大值計(jì)算,風(fēng)電效益最高但安全性最低；
6.帶風(fēng)險(xiǎn)預(yù)期的風(fēng)電消納結(jié)果輸出模塊，在根據(jù)時(shí)段、政策因素綜合評(píng)價(jià)本電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)、效益承擔(dān)能力基礎(chǔ)上，選擇4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別中的一個(gè)作為風(fēng)電消納的結(jié)果輸出。[0010]參照?qǐng)D2，本發(fā)明的方法流程按下列步驟實(shí)現(xiàn)
步驟1:通過風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)模塊獲取風(fēng)力數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如下表所示
【權(quán)利要求】
1.一種基于歷史數(shù)據(jù)和多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)電消納系統(tǒng)，其特征在于包括: (1)風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)輸入模塊，提供多年、時(shí)間序列的風(fēng)力數(shù)據(jù)信息； (2)基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，在時(shí)間序列維度和年度維度對(duì)風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積分析，獲得每一時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)力均值、最大值、最小值； (3)序列相關(guān)性分析模塊，對(duì)于基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得其位置相鄰數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，確定某一時(shí)間點(diǎn)需要參與計(jì)算的時(shí)間序列尺度和年度尺度； (4)基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，在序列相關(guān)性分析模塊提供的時(shí)間序列尺度與年度尺度基礎(chǔ)上，獲得該時(shí)間點(diǎn)風(fēng)力均值、最大值、最小值； (5)多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域風(fēng)電優(yōu)化結(jié)果模塊，引入基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊的風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)均值、最大值、最小值，將優(yōu)化結(jié)果分為若干風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別； (6)帶風(fēng)險(xiǎn)預(yù)期的風(fēng)電消納結(jié)果輸出模塊，在根據(jù)時(shí)段、政策因素綜合評(píng)價(jià)本電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)、效益承擔(dān)能力基礎(chǔ)上，選擇若干風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別中的一個(gè)作為風(fēng)電消納的結(jié)果輸出。
2.一種基于歷史數(shù)據(jù)和多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)電消納方法，其特征在于包括如下步驟: (O首先通過風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)模塊，獲取多年、時(shí)間序列化的風(fēng)力數(shù)據(jù)信息； (2)再利用基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，對(duì)時(shí)間序列維度和年度維度的風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積分析，獲得每一時(shí)間點(diǎn)的風(fēng)力均值、最大值、最小值； (3)序列相關(guān)性分`析模塊分析基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊的結(jié)果上獲得結(jié)果之間的相關(guān)性，確定在某一時(shí)間點(diǎn)，分析時(shí)間序列維度和年度尺度； (4)基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊，在序列相關(guān)性分析模塊提供的時(shí)間序列尺度與年度尺度基礎(chǔ)上，獲得該時(shí)間點(diǎn)風(fēng)力均值、最大值、最小值； (5)多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域風(fēng)電優(yōu)化結(jié)果模塊引入基于大尺度的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊的風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)均值、最大值、最小值，將優(yōu)化結(jié)果分為若干風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別: (6)帶風(fēng)險(xiǎn)預(yù)期的風(fēng)電消納結(jié)果輸出模塊在根據(jù)時(shí)段、政策因素綜合評(píng)價(jià)本電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)、效益承擔(dān)能力基礎(chǔ)上，選擇若干風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域級(jí)別中的一個(gè)作為風(fēng)電消納的結(jié)果輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于歷史數(shù)據(jù)和多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)電消納方法，其特征在于:基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行小尺度風(fēng)力數(shù)據(jù)卷積分析的方法是首先構(gòu)造一個(gè)行列數(shù)與風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)表一致的二維表，每一個(gè)表項(xiàng)可存儲(chǔ)一個(gè)3維度矢量，對(duì)于每一個(gè)表項(xiàng)，取該表項(xiàng)位置的3*3窗口卷積的數(shù)據(jù)，對(duì)于縱向超出邊界直接忽略對(duì)應(yīng)位置數(shù)據(jù)，對(duì)于橫向超出邊界的，左方取下一年12月31日數(shù)據(jù)，右方取上一年I月I日數(shù)據(jù)，對(duì)于卷積中的所有數(shù)據(jù)，計(jì)算最大、最小、均值作為一個(gè)矢量存儲(chǔ)在矢量數(shù)據(jù)表中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于歷史數(shù)據(jù)和多風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)電消納方法，其特征在于:利用序列相關(guān)性分析模塊進(jìn)行分析的方法是構(gòu)造一個(gè)行列數(shù)與風(fēng)力歷史數(shù)據(jù)表一致行數(shù)為一行的表，每一個(gè)表項(xiàng)可存儲(chǔ)一個(gè)2維度卷積尺度矢量，取出基于小尺度卷積的風(fēng)力數(shù)據(jù)分析模塊獲得的矢量數(shù)據(jù)表的第一行，對(duì)于其中的每一個(gè)表項(xiàng)做橫向和縱向擴(kuò)展，擴(kuò)展的依據(jù)是卷積序列得分和序列擴(kuò)展得分，卷積序列得分為:
? Σ(!ο|(Ι|κ -,Vf O K disti) xi
centerSeqyence =--- χ …‘丨-............................................-+ I
ri推卜*τ|| 其中xi為非卷積中心的所有數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的矢量，disti該矢量為距離卷積中心的間隔表項(xiàng)數(shù)的倒數(shù)，“ 11 ”表示對(duì)應(yīng)矢量的范數(shù)，對(duì)于卷積大小為I的卷積序列得分直接為1，序列擴(kuò)展得分為:


E(log(l? - 2? I)}

e^endSequence = —---— 其中Xb為緊鄰邊界的表項(xiàng)矢量，xe為想要擴(kuò)展的表項(xiàng)矢量，對(duì)兩個(gè)得分計(jì)算比值:


centerSequetice

result =-—-


extendSequence 如果該比值大于一個(gè)閾值，通常該閾值為0.5，表示該卷積在對(duì)應(yīng)方向上已經(jīng)不可擴(kuò)展了，如果小于該閾值那么表示該卷積還可以進(jìn)行擴(kuò)展，通過不斷擴(kuò)展卷積最終獲得一個(gè)行數(shù)和列數(shù)構(gòu)成的卷積大小矢量Croff1S, cols)存入卷積尺度矢量表的對(duì)應(yīng)表項(xiàng)之中。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK103729807SQ201410023212
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】都明亮, 呂項(xiàng)羽, 董添, 李德鑫 申請(qǐng)人:吉林省電力科學(xué)研究院有限公司, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司