光伏参与电力平衡可用率设置方法

1.本发明涉及电力系统光伏参与电力平衡可用率领域，尤其涉及一种光伏参与电力平衡可用率设置方法。


背景技术：

2.在碳达峰和碳中和目标下，光伏发电装机容量将日益增加，未来光伏发电将成为电力系统中主要的发电电源。但是对于光伏这类可再生能源，其发电具有一定的波动性和随机性，对其发电出力的预测越接近实际运行时刻获得的预测结果越准确。对于中长期的电力系统电力平衡计划制定，其制定时间可能长达数周、数月、甚至数年，此时准确地预测光伏发电出力几乎不可能，此时不合理地制定光伏参与电力平衡的可用情况，将会影响到其他发电机组的计划安排，最后影响到实际运行时电力系统的运行情况。
3.考虑到光伏发电在不同月份的出力有一定的特点，如光伏在夏季的出力较冬季高，对此，可根据历史光伏出力数据，对每个月的光伏出力数据进行统计计算，最后获得光伏在每个月的可用情况，有效辅助中长期电力平衡的制定。
4.例如，一种在中国专利文献上公开的“一种电网控制区频率偏差系数设置方法”，其公告号：cn20181-6112868，公开了一种根据发电机组实际出力而自适应改变权重的频率偏差系数设置方法，没有针对光伏发电的多年节假日的发电情况进行考量。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种光伏参与电力平衡可用率设置方法，能够辅助电网机构在制定中长期电力平衡计划中合理考虑光伏可用情况，以达到提高电力系统的灵活运行目的。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.光伏参与电力平衡可用率设置方法，包括如下步骤：
8.s1、收集要求计算时间的光伏出力历史数据以及光伏装机容量数据；
9.s2、对收集的光伏出力历史数据进行数据处理，将节假日数据单独取出整理，分为普通数据和节假日数据；
10.s3、对s2得到的数据进行标幺化处理；
11.s4、按照月份(节假日)分类，并将之拼接，获得以月(节假日)为类别的数据集合；
12.s5、利用3-sigma法则对数据集合中的不满足要求的数据进行修正计算
13.s6、计算各月(节假日)的光伏参与电力平衡可用率。
14.作为优选的，s1包括：确定要计算光伏可用率的时间，例如负荷最大时间；确定具体时间后，收集每日对应时间的光伏出力历史数据；同时收集对应日期的光伏装机容量。通过确定具体负荷时间，能够更准确的得到需要计算的光伏发电数据。
15.作为优选的，s2包括：将日期分为普通日期和节假日日期，节假日日期包含例如春节假期、国庆节假期等，然后将s1获得的光伏出力历史数据按照普通日期历史出力数据和
节假日历史出力数据进行分类。
16.作为优选的，s3包括：根据s2中得到的普通日期历史出力数据和节假日历史出力数据，以及s1中的对应日期的光伏装机容量数据，将历史出力数据和对应日期的光伏装机容量数据按照以下公式进行对比计算，获得出力标幺值：
[0017][0018]
其中，为第y年第m月的第d日的光伏出力标幺值；p
y,m,d
为第y年第m月的第d日的光伏出力；q
y,m,d
第y年第m月的第d日的光伏装机容量。能够计算出不同分类下数据的标幺值。
[0019]
作为优选的，s4包括：计算获得普通日期(节假日)的光伏出力标幺值后，对不同年份同月份的数据(不同年份的同一节假日数据)进行拼接，获得同月份(同节假日)的出力数据集合，以分析其出力分布情况，以普通日期的出力标幺值为例，具体计算如下式所示：
[0020]
xm＝[p
y1,m,d1
,p
y1
,m,d2,...,p
yk,m,dn
]
[0021]
其中，xm为第m月出力标幺值数据集合，p
y1,m,d1
为第y1年第m月第d1日对应的出力标幺值数据。能够将同期的标幺值数据统计到一起。
[0022]
作为优选的，s5包括：采用3-sigma法则对步骤4整理后的数据集合内数据进行修正计算。其中，3-sigma为正态分布3个标准差内的分布，表示数据分布在三个标准差的范围内的出现概率几乎为99.7％，具有较高的可信度，对应计算公式如下：
[0023][0024]
其中，xm第m月出力标幺值数据集合；x
y,m,d
为数据集合的元素，为第y年第m月的第d日的光伏出力标幺值；avg(xm),std(xm)分别为m月出力标幺值的平均值和标准差，为满足条件后的第y年第m月的第d日的光伏出力修正标幺值。
[0025]
上述公式中的意义如下面所述：首先对应第一条，如果原数据x
y,m,d
大于一定值(本专利为avg(xm) 2
·
std(xm))，则将原数据修正为avg(xm) 2
·
std(xm)；如果原数据x
y,m,d
小于一定值(本专利为avg(xm)-2
·
std(xm))，则将原数据修正为avg(xm)-2
·
std(xm)；否则，保留原数据，不进行修正。
[0026]
作为优选的，s6包括：对步骤5中计算得到的修正后数据集合进行求取算术平均值处理，计算光伏发电在每个月的可用率，具体计算公式如下：
[0027][0028]
其中，为由步骤5修正后得到的第m月出力标幺值数据集合；rm为第m月的光伏发电可用率；avg(
·
)为求取算术平均值运算。能够得到标幺值下的平均值的光伏发电可用率。
[0029]
本发明的实施方式具有如下优点：
[0030]
(1)本发明采用较为直观的统计计算方法，能够获得稳定的分析结果；(2)本发明
合理考虑光伏发电在中长期电力平衡计划中的可用情况，有效辅助中长期电力平衡的制定，有利于电力系统的灵活运行。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0032]
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达到的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
[0033]
图1是本发明的步骤流程图。
[0034]
图2是本发明实施例中调度最大负荷时刻光伏可用率。
[0035]
图3是本发明实施例中统调最大负荷时刻光伏可用率。
具体实施方式
[0036]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的认识可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
如图1-3所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了一种可做临时插销的扳手，包括：
[0038]
s1、收集要求计算时间的光伏出力历史数据，同时收集光伏装机容量数据；首先确定要计算光伏可用率的时间，例如负荷最大时间；确定具体时间后，收集每日对应时间的光伏出力历史数据；同时收集对应日期的光伏装机容量。
[0039]
s2、对收集的光伏出力历史数据进行数据处理，将节假日数据单独取出整理，分为普通数据和节假日数据；首先将日期分为普通日期和节假日日期，节假日日期包含例如春节假期、国庆节假期等，然后将步骤1获得的光伏出力历史数据按照普通日期历史出力数据和节假日历史出力数据进行分类。
[0040]
s3：对s2得到的数据进行标幺化处理；根据s2中得到的普通日期历史出力数据和节假日历史出力数据，以及步骤1中的对应日期的光伏装机容量数据，将历史出力数据和对应日期的光伏装机容量数据按照以下公式进行对比计算，获得出力标幺值：
[0041][0042]
其中，为第y年第m月的第d日的光伏出力标幺值；p
y,m,d
为第y年第m月的第d日的光伏出力；q
y,m,d
第y年第m月的第d日的光伏装机容量。
[0043]
s4、对经过标幺化处理的数据按照月份(节假日)分类，并将之拼接，获得以月(节
假日)为类别的数据集合；计算获得普通日期(节假日)的光伏出力标幺值后，对不同年份同月份的数据(不同年份的同一节假日数据)进行拼接，获得同月份(同节假日)的出力数据集合，以分析其出力分布情况，以普通日期的出力标幺值为例，具体计算如下式所示：
[0044]
xm＝[p
y1,m,d1
,p
y1,m,d2
,...,p
yk,m,dn
]；
[0045]
其中，xm为第m月出力标幺值数据集合，p
y1,m,d1
为第y1年第m月第d1日对应的出力标幺值数据。
[0046]
s5、利用3-sigma法则对数据集合中的不满足要求的数据进行修正计算；其中，3-sigma为正态分布3个标准差内的分布，表示数据分布在三个标准差的范围内的出现概率几乎为99.7％，具有较高的可信度，对应计算公式如下：
[0047][0048]
其中，xm第m月出力标幺值数据集合；x
y,m,d
为数据集合的元素，为第y年第m月的第d日的光伏出力标幺值；avg(xm),std(xm)分别为m月出力标幺值的平均值和标准差，为满足条件后的第y年第m月的第d日的光伏出力修正标幺值。
[0049]
上述公式中的意义如下面所述：首先对应第一条，如果原数据x
y,m,d
大于一定值(本专利为avg(xm) 2
·
std(xm))，则将原数据修正为avg(xm) 2
·
std(xm)；如果原数据x
y,m,d
小于一定值(本专利为avg(xm)-2
·
std(xm))，则将原数据修正为avg(xm)-2
·
std(xm)；否则，保留原数据，不进行修正
[0050]
s6、利用修正后的数据集合计算各月(节假日)的光伏参与电力平衡可用率，对步骤5中计算得到的修正后数据集合进行求取算术平均值处理，计算光伏发电在每个月的可用率，具体计算公式如下：
[0051][0052]
其中，为由步骤5修正后得到的第m月出力标幺值数据集合；rm为第m月的光伏发电可用率；avg(
·
)为求取算术平均值运算。
[0053]
在另一个实施例中，本发明对调度最大负荷时刻和统调最大负荷时刻两个时间的光伏可用率进行计算。光伏出力数据为2019年1月到2020年12月内各日的光伏发电出力数据，此外2019年和2020年各月的装机容量如表1和表2所示。
[0054]
表1
[0055]
[0056]
表2
[0057][0058]
采用本专利所提方法对其进行计算后，获得各月的调度最大负荷时刻光伏可用率和统调最大负荷时刻光伏可用率分别如图2和图3所示。
[0059]
如图2和图3所示，无论是在调度最大负荷时刻，还是在统调最大负荷时刻，最大的光伏可用率都出现在8月，其中调度最大负荷时刻光伏可用率达到46.1％。
[0060]
如图2所示，调度最大负荷时刻的最小光伏可用率出现在2月，仅有12.2％；在夏季的光伏可用率通常高于其他季节的光伏可用率。
[0061]
如图3所示，统调最大负荷时刻的最小光伏可用率出现在11月，仅有7.1％；此外，在夏季的光伏可用率通常高于其他季节的光伏可用率，总体上统调最大负荷时刻光伏可用率都低于30％。
[0062]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.光伏参与电力平衡可用率设置方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、收集要求计算时间的光伏出力历史数据以及光伏装机容量数据；s2、对收集的光伏出力历史数据进行数据处理，将节假日数据单独取出整理，分为普通数据和节假日数据；s3、对s2得到的数据进行标幺化处理；s4、按照月份(节假日)分类，并将之拼接，获得以月(节假日)为类别的数据集合；s5、利用3-sigma法则对数据集合中的不满足要求的数据进行修正计算；s6、计算各月(节假日)的光伏参与电力平衡可用率。2.根据权利要求1所述的光伏参与电力平衡可用率设置方法，其特征在于，所述s1包括：确定要计算光伏可用率的时间；确定具体时间后，收集每日对应时间的光伏出力历史数据；同时收集对应日期的光伏装机容量。3.根据权利要求1或2所述的光伏参与电力平衡可用率设置方法，其特征在于，所述s2包括：将光伏出力历史数据按照普通日期历史出力数据和节假日历史出力数据进行分类，节假日日期包含法定节假日假期。4.根据权利要求1或2所述的光伏参与电力平衡可用率设置方法，其特征在于，所述s3包括：将历史出力数据和对应日期的光伏装机容量数据按照以下公式进行对比计算，获得出力标幺值：其中，为第y年第m月的第d日的光伏出力标幺值；p
y,m,d
为第y年第m月的第d日的光伏出力；q
y,m,d
第y年第m月的第d日的光伏装机容量。5.根据权利要求1所述的光伏参与电力平衡可用率设置方法，其特征在于，所述s4包括：对不同年份同月份的数据(不同年份的同一节假日数据)进行拼接，获得同月份(同节假日)的出力数据集合，以分析其出力分布情况，以普通日期的出力标幺值为例，具体计算如下式所示：x
m
＝[p
y1,m,d1
,p
y1,m,d2
,...,p
yk,m,dn
]其中，x
m
为第m月出力标幺值数据集合，p
y1,m,d1
为第y1年第m月第d1日对应的出力标幺值数据。6.根据权利要求1所述的光伏参与电力平衡可用率设置方法，其特征在于，所述s5包括：对应计算公式如下：其中，x
m
第m月出力标幺值数据集合；x
y,m,d
为数据集合的元素，为第y年第m月的第d日的光伏出力标幺值；avg(x
m
),std(x
m
)分别为m月出力标幺值的平均值和标准差，为满足
条件后的第y年第m月的第d日的光伏出力修正标幺值。上述公式中的意义如下面所述：首先对应第一条，如果原数据x
y,m,d
大于一定值(本专利为avg(x
m
) 2
·
std(x
m
))，则将原数据修正为avg(x
m
) 2
·
std(x
m
)；如果原数据x
y,m,d
小于一定值(本专利为avg(x
m
)-2
·
std(x
m
))，则将原数据修正为avg(x
m
)-2
·
std(x
m
)；否则，保留原数据，不进行修正。7.根据权利要求1所述的光伏参与电力平衡可用率设置方法，其特征在于，所述s6包括：计算光伏发电在每个月的可用率，具体计算公式如下：其中，为由步骤5修正后得到的第m月出力标幺值数据集合；r
m
为第m月的光伏发电可用率；avg(
·
)为求取算术平均值运算。

技术总结
本发明公开了一种光伏参与电力平衡可用率设置方法，包括如下步骤：S1、收集要求计算时间的光伏出力历史数据以及光伏装机容量数据；S2、对收集的光伏出力历史数据进行数据处理，将节假日数据单独取出整理，分为普通数据和节假日数据；S3、对S2得到的数据进行标幺化处理；S4、按照月份（节假日）分类，并将之拼接，获得以月（节假日）为类别的数据集合；S5、利用3-sigma法则对数据集合中的不满足要求的数据进行修正计算；S6、计算各月（节假日）的光伏参与电力平衡可用率；能够有效地计算中长期电力平衡计划中光伏的可用情况，有利于辅助调度计划机构安排常规电源的平衡计划，保证电力系统的安全稳定。稳定。稳定。


技术研发人员：张思 杨晓雷 吴一峰 徐立中 屠一艳 吴华华 李洋 唐律 黄金波 孙林奔 马凯悦 梁梓杨 丁一
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/5/25