本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)擴(kuò)展規(guī)劃，具體而言，涉及一種考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)的風(fēng)光協(xié)同優(yōu)化方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、大力發(fā)展以風(fēng)電光伏為代表的新能源產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，對(duì)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型以及碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。由于風(fēng)力和光伏發(fā)電出力波動(dòng)較大，易對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利，從而限制了風(fēng)光資源的消納。因此，優(yōu)化風(fēng)光容量配比，通過(guò)風(fēng)光互補(bǔ)特性降低新能源出力波動(dòng)，是維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定、促進(jìn)新能源電力消納和發(fā)展的重要手段。

2、風(fēng)光互補(bǔ)特性的分析與評(píng)價(jià)是互補(bǔ)規(guī)劃運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)，現(xiàn)有方法絕大部分僅考慮了單個(gè)分散式新能源的風(fēng)光互補(bǔ)特性以優(yōu)化風(fēng)光容量配比，即僅考慮規(guī)模較小、分布較為獨(dú)立的新能源發(fā)電設(shè)施(如單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)或小型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng))的風(fēng)光互補(bǔ)特性以優(yōu)化風(fēng)光容量配比，尚未考慮多個(gè)分散式新能源之間的廣域互補(bǔ)特性。相比單個(gè)分散式新能源，廣域分散式新能源是指在較大地理范圍內(nèi)，多個(gè)分散式新能源發(fā)電設(shè)施的集合，它們可能分布在不同的地區(qū)，但共同構(gòu)成了一個(gè)區(qū)域性的新能源發(fā)電網(wǎng)絡(luò)，其空間差異較大，其風(fēng)光資源的互補(bǔ)特性更為顯著。

3、因此，如何提出一種考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)的風(fēng)光協(xié)同優(yōu)化配置方法，以更大程度上實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)，平抑新能源出力波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光容量的科學(xué)配比，促進(jìn)風(fēng)光資源的消納，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)的風(fēng)光協(xié)同優(yōu)化配置方法和系統(tǒng)，該方法將考慮單個(gè)分散式新能源風(fēng)光互補(bǔ)特性的新能源容量配比問(wèn)題擴(kuò)展為考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)及風(fēng)光互補(bǔ)的新能源容量配比問(wèn)題，能夠更大程度地利用風(fēng)光的時(shí)空互補(bǔ)特性，平抑新能源出力波動(dòng)，減少大規(guī)模新能源接入的調(diào)峰壓力，促進(jìn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高風(fēng)光資源的消納。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)的風(fēng)光協(xié)同優(yōu)化方法，包括：

4、基于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備的功率曲線，建立分散式新能源風(fēng)電、光伏出力聯(lián)合概率分布；

5、基于所述分散式新能源風(fēng)電、光伏出力聯(lián)合概率分布，構(gòu)建風(fēng)光配比優(yōu)化模型，所述風(fēng)光配比優(yōu)化模型以考慮源荷匹配的風(fēng)光互補(bǔ)特性最大為目標(biāo)函數(shù)，并以考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)特性的建設(shè)面積約束、整數(shù)約束與可再生能源出力滲透率約束為約束條件；

6、對(duì)所述風(fēng)光配比優(yōu)化模型進(jìn)行求解，獲得考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)及風(fēng)光互補(bǔ)的風(fēng)光配比優(yōu)化方案。

7、進(jìn)一步地，所述分散式新能源風(fēng)電、光伏出力聯(lián)合概率分布的表達(dá)式如下：

8、

9、式中，表示第i個(gè)分散式新能源的風(fēng)電出力率；表示第i個(gè)分散式新能源的光伏出力率；f(piws,piss)表示第i個(gè)分散式新能源的風(fēng)光出力率的聯(lián)合概率分布；f(piws)表示第i個(gè)分散式新能源的風(fēng)電出力率的邊緣分布；f(piss)表示第i個(gè)分散式新能源的地區(qū)光伏出力率的邊緣分布；c表示copula函數(shù)；

10、所述第i個(gè)分散式新能源的風(fēng)電、光伏出力率的邊緣分布分別表達(dá)式如下：

11、

12、式中，f(piws)表示第i個(gè)分散式新能源的風(fēng)電出力率所服從的概率密度函數(shù)的核密度估計(jì)；f(piss)表示第i個(gè)分散式新能源的光伏出力率所服從的概率密度函數(shù)的核密度估計(jì)；t表示第t時(shí)刻；

13、所述第i個(gè)分散式新能源的風(fēng)電、光伏出力率所服從的概率密度函數(shù)的核密度估計(jì)的表達(dá)式如下：

14、

15、式中，h表示帶寬，h是一個(gè)非負(fù)的平滑參數(shù)；n表示樣本數(shù)量；表示與同分布的樣本點(diǎn)；表示與同分布的樣本點(diǎn)；k(x)表示高斯核函數(shù)；

16、所述第i個(gè)分散式新能源的風(fēng)電出力率函數(shù)的表達(dá)式如下：

17、

18、式中，vi(t)表示第i個(gè)分散式新能源t時(shí)刻的風(fēng)速；vs表示第i個(gè)分散式新能源風(fēng)電機(jī)組的切入風(fēng)速；表示第i個(gè)分散式新能源風(fēng)能利用系數(shù)；表示第i個(gè)分散式新能源風(fēng)電機(jī)組葉輪掃過(guò)面積；ρi表示第i個(gè)分散式新能源的空氣密度；vr表示第i個(gè)分散式新能源風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速；v0表示第i個(gè)分散式新能源風(fēng)電機(jī)組的切出風(fēng)速；

19、所述第i個(gè)分散式新能源的光伏出力率函數(shù)的表達(dá)式如下：

20、

21、式中，表示第i個(gè)分散式新能源t時(shí)刻的太陽(yáng)輻照度；gr表示太陽(yáng)電池以額定功率發(fā)電所需的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)輻照度；γ表示太陽(yáng)電池的功率溫度系數(shù)；ti(t)表示第i個(gè)分散式新能源t時(shí)刻的環(huán)境溫度；tr表示太陽(yáng)電池以額定功率工作的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度；ηi表示第i個(gè)分散式新能源的損耗修正系數(shù)。

22、進(jìn)一步地，所述目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

23、

24、式中，m表示考慮源荷匹配的風(fēng)光互補(bǔ)特性；σl表示研究地區(qū)負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差(可通過(guò)地區(qū)負(fù)荷數(shù)據(jù)測(cè)算獲取)；σle表示研究地區(qū)等效負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差。

25、進(jìn)一步地，所述研究地區(qū)等效負(fù)荷的表達(dá)式如下：

26、

27、式中，le(t)表示研究地區(qū)t時(shí)刻等效負(fù)荷需求；l(t)表示研究地區(qū)t時(shí)刻負(fù)荷需求；p(t)表示分散式新能源的總出力；

28、所述分散式新能源總出力的表達(dá)式如下：

29、

30、式中，表示第i個(gè)分散式新能源風(fēng)電裝機(jī)容量；表示第i個(gè)分散式新能源光伏裝機(jī)容量。

31、進(jìn)一步地，所述建設(shè)面積約束的表達(dá)式為：

32、

33、式中，pwu表示風(fēng)電的單機(jī)容量；psu表示太陽(yáng)電池的單機(jī)容量；swu表示風(fēng)電的單機(jī)占地面積；ssu表示光伏的單機(jī)占地面積；表示第i個(gè)分散式新能源的風(fēng)電最大可建設(shè)面積系數(shù)；表示第i個(gè)分散式新能源的光伏最大可建設(shè)面積系數(shù)；si表示第i個(gè)分散式新能源的研究區(qū)域面積。

34、進(jìn)一步地，所述整數(shù)約束的表達(dá)式為：

35、

36、式中，n為第i個(gè)分散式新能源光伏裝機(jī)容量與太陽(yáng)電池的單機(jī)容量的比值；m為第i個(gè)分散式新能源風(fēng)電裝機(jī)容量與風(fēng)電的單機(jī)容量的比值；n與m為非負(fù)整數(shù)。

37、進(jìn)一步地，所述可再生能源出力滲透率約束的表達(dá)式為：

38、

39、式中，r表示可再生能源滲透率要求；δt表示時(shí)間間隔；h表示總時(shí)長(zhǎng)。

40、一種考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)的風(fēng)光協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)，包括聯(lián)合概率分布建立模塊、模型構(gòu)建模塊和模型求解模塊；

41、所述聯(lián)合概率分布建立模塊，用于基于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備的功率曲線，建立分散式新能源風(fēng)電、光伏出力聯(lián)合概率分布；

42、所述模型構(gòu)建模塊，用于基于所述分散式新能源風(fēng)電、光伏出力聯(lián)合概率分布，構(gòu)建風(fēng)光配比優(yōu)化模型，所述風(fēng)光配比優(yōu)化模型以考慮源荷匹配的風(fēng)光互補(bǔ)特性最大為目標(biāo)函數(shù)，并以考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)特性的建設(shè)面積約束、整數(shù)約束與可再生能源出力滲透率約束為約束條件；

43、所述模型求解模塊，用于對(duì)所述風(fēng)光配比優(yōu)化模型進(jìn)行求解，獲得考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)及風(fēng)光互補(bǔ)的風(fēng)光配比優(yōu)化方案。

44、一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括存儲(chǔ)器和處理器，該存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器用于調(diào)用并運(yùn)行所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行如上任一項(xiàng)所述的方法。

45、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上任一項(xiàng)所述方法的步驟。

46、相比于現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明具有如下有益效果：

47、本發(fā)明提出一種考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)的風(fēng)光協(xié)同優(yōu)化方法和系統(tǒng)，該方法基于分散式新能源風(fēng)電、光伏出力聯(lián)合概率分布，構(gòu)建風(fēng)光配比優(yōu)化模型，該模型以考慮源荷匹配的風(fēng)光互補(bǔ)特性最大為目標(biāo)函數(shù)，并以考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)特性的建設(shè)面積約束、整數(shù)約束與可再生能源出力滲透率約束為約束條件，由此將考慮單個(gè)分散式新能源風(fēng)光互補(bǔ)特性的新能源容量配比問(wèn)題擴(kuò)展為考慮分散式新能源廣域互補(bǔ)及風(fēng)光互補(bǔ)的新能源容量配比問(wèn)題，能夠更大程度地利用風(fēng)光的時(shí)空互補(bǔ)特性，平抑新能源出力波動(dòng)，減少大規(guī)模新能源接入的調(diào)峰壓力，并且能夠提高源荷匹配，促進(jìn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高風(fēng)光資源的消納。