一種光伏發(fā)電出力聯(lián)合概率分布建模的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種概率分布建模的方法，具體涉及一種光伏發(fā)電出力聯(lián)合概率分布 建模的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前常見的光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)是否與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)存在電能聯(lián)系可分為兩類：獨(dú)立光 伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。獨(dú)立光伏系統(tǒng)指負(fù)荷完全依靠光伏電池陣列供電的電源 系統(tǒng)，系統(tǒng)唯一的能量來源是光伏電池陣列受光照時(shí)產(chǎn)生的電能。獨(dú)立光伏系統(tǒng)一般設(shè)有 儲(chǔ)能裝置，儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存的電能可以保證系統(tǒng)在夜晚或陰天時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。獨(dú)立光伏系統(tǒng)由 于受儲(chǔ)能裝置容量限制，單個(gè)系統(tǒng)裝機(jī)容量較小，小易實(shí)現(xiàn)集中式應(yīng)用。為了能在城市屋頂 等地點(diǎn)大規(guī)模應(yīng)用光伏發(fā)電，降低光伏發(fā)電成本，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)越來越受到重視。并網(wǎng) 光伏發(fā)電系統(tǒng)是指負(fù)荷依賴光伏電池陣列和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)協(xié)同供電的電源系統(tǒng)。在并網(wǎng)光伏發(fā) 電系統(tǒng)中，光伏電池陣列產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器變換成交流電，通過升壓變壓器與 當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并聯(lián)，在滿足當(dāng)?shù)刎?fù)荷的前提下，可以將多余電力倒送回當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電 系統(tǒng)沒有儲(chǔ)能裝置，通過接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)消峰填谷協(xié)同調(diào)節(jié)滿足負(fù)荷需求。當(dāng)并網(wǎng)光伏發(fā)電 系統(tǒng)輸出功率不能滿足負(fù)荷要求時(shí)，由當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)來補(bǔ)充所需差額功率：當(dāng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系 統(tǒng)輸出功率超出負(fù)荷需求時(shí)，將多余電能通過并網(wǎng)逆變器倒送回當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)中。并網(wǎng)光伏發(fā) 電系統(tǒng)在近些年得到快速發(fā)展。
[0003] 光伏發(fā)電出力的概率統(tǒng)計(jì)模型是進(jìn)行光伏發(fā)電出力間歇性與波動(dòng)性的量化分析 的基礎(chǔ)，同時(shí)也是開展光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)研宄中典型場景產(chǎn)生和確定的前提條件。目前針 對(duì)光伏發(fā)電出力概率統(tǒng)計(jì)特性的描述主要采用單變量，單場景模式，即針對(duì)同一地理區(qū)域 內(nèi)，不同位置的光伏電站均采用同一個(gè)概率統(tǒng)計(jì)模型與參數(shù)進(jìn)行量化分析，而忽略了不同 位置光伏電站在模型參數(shù)上的差異性，以及各自在時(shí)序上的相關(guān)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種光伏發(fā)電出力聯(lián)合概率分布建模 的方法，本發(fā)明針對(duì)同一地理區(qū)域內(nèi)，不同位置的光伏電站，既考慮各光伏電站出力之間的 相關(guān)性，又考慮各自出力概率分布的差異性，提出一種多個(gè)光伏電站出力聯(lián)合概率分布特 性的建模方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] -種光伏發(fā)電出力聯(lián)合概率分布建模的方法，所述方法包括如下步驟：
[0007] (1)初始化各光伏電站出力樣本數(shù)據(jù)；
[0008] (2)根據(jù)光伏電站所在空間內(nèi)的太陽光輻照度在一定時(shí)段內(nèi)服從Beta分布，得出 各光伏電站出力的概率模型與Beta分布參數(shù)；
[0009] (3)根據(jù)所述各光伏電站出力的概率模型與Beta分布參數(shù)計(jì)算得出各光伏電站 各采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的概率分布樣本空間向量；
[0010] (4)選取多元標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)作為各光伏電站聯(lián)合概率分布特性的連接函數(shù)；
[0011] (5)基于所述概率分布樣本空間向量，對(duì)多元標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行 參數(shù)辨識(shí)；
[0012] (6)將光伏電站出力的概率模型代入到多元標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)得出光伏電站的聯(lián) 合概率分布模型。
[0013] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中，設(shè)[X1，...，Xi...，Xj為同一地理區(qū)域內(nèi)，不同位置的m 個(gè)光伏電站在同一時(shí)間尺度內(nèi)出力樣本數(shù)據(jù)，其中
n為樣本數(shù)，i表示第i個(gè)光 伏電站，xin表不第i個(gè)光伏電站在第n個(gè)時(shí)段內(nèi)的出力米樣值。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟（2)中，所述光伏電站所在空間內(nèi)的太陽光輻照度在一定時(shí)段 內(nèi)服從Beta分布，其概率密度函數(shù)如下所示：
[0016] 式中，a、0為Beta分布的形狀參數(shù)，為輻照度的最大值，r(?)為伽瑪函 數(shù)，
x為積分變量；
[0017] 基于光伏發(fā)電的光電轉(zhuǎn)換特性，光伏發(fā)電的出力同樣服從Beta分布：
[0020] 式中，PM為光伏發(fā)電出力，Pmax為光伏發(fā)電出力的最大值，f(P M)為光伏發(fā)電出力為 PM時(shí)對(duì)應(yīng)的概率密度；F(PM)為光伏發(fā)電出力在0~P M之間的概率，選取該時(shí)段內(nèi)的樣本數(shù) 據(jù)，通過參數(shù)辨識(shí)得出各光伏電站該時(shí)段內(nèi)的Beta分布參數(shù)：
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中，所述各光伏電站出力的概率模型表示為：
[0024] 式中％為第i個(gè)光伏電站的出力；Ui為第i個(gè)光伏電站出力分布的概率；Fi( ?) 為第i個(gè)光伏電站出力對(duì)應(yīng)的概率分布函數(shù)，xin為第i個(gè)光伏電站在第n個(gè)時(shí)段內(nèi)的出力 采樣值；u in為第i個(gè)光伏電站在第n個(gè)時(shí)段內(nèi)的出力在0~x in之間的概率。
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟（4)中，表達(dá)式為：
[0026] C(Ui. . .Ui. . .um； p ) = 〇 ...(uj. . .Ui. . .um； p ) (6)
[0027]式中，Ch ? ? ?屮? ? ?P)為待求解的Copula連接函數(shù)；〇 _"( ?)為相關(guān)系數(shù) 為P的m元的標(biāo)準(zhǔn)多元正態(tài)分布函數(shù)，?)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)的逆函數(shù)，Ui為第i 個(gè)光伏電站出力分布概率。
[0028] 優(yōu)選的，所述步驟（6)中，所述光伏電站的聯(lián)合概率分布模型表達(dá)式為：
[0029] Fmx (xj . . . Xi . . . xm； p ) = C (u ! . . . Ui . . . um； p )
[0030] =①"(~? ? ?屮? ? ? um; p ) (7)
[0031] =0",(?! (xj) ... F^Xi) ... Fm(xm)；p)
[0032] 式中：F"(Xl ??? Xi ??? Xm;P)表示m個(gè)光伏電站出力的聯(lián)合分布概率，Xi為第 i個(gè)光伏電站的出力，P為相關(guān)系數(shù)，F(xiàn)J ?)表不第i個(gè)光伏電站出力對(duì)應(yīng)的概率分布函 數(shù)。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0034] 本發(fā)明提供了一種針對(duì)同一地理區(qū)域內(nèi)多個(gè)光伏電站出力聯(lián)合概率分布特性的 量化建模手段，比單變量的概率統(tǒng)計(jì)模型，既能反映各光伏電站出力在概率分布上的差異 性，又能考慮到它們彼此的相關(guān)性，是一種更加精細(xì)化的光伏電站出力概率統(tǒng)計(jì)特性量化 建模方法。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明提供的一種光伏發(fā)電出力聯(lián)合概率分布建模的方法流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037] 如圖1所示，一種光伏發(fā)電出力聯(lián)合概率分布建模的方法，該方法包括如下步驟：
[0038] 步驟S101、初始化各光伏電站出力樣本數(shù)據(jù)；
[0039] 步驟S102、根據(jù)光伏電站所在空間內(nèi)的太陽光輻照度在一定時(shí)段內(nèi)服從Beta分 布，得出各光伏電站出力的概率模型與Beta分布參數(shù)；
[0040] 步驟S103、根據(jù)所述各光伏電站出力的概率模型與Beta分布參數(shù)計(jì)算得出各光 伏電站各米樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的概率分布樣本空間向量；
[0041] 步驟S104、選取多元標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)作為各光伏電站聯(lián)合概率分布特性的連接 函數(shù)；
[0042] 步驟S105、基于